0027961: Visualization - remove unused and no more working OpenGl_AVIWriter
[occt.git] / src / OpenGl / OpenGl_View_Raytrace.cxx
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2 // Created by: Denis BOGOLEPOV
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12 //
13 // Alternatively, this file may be used under the terms of Open CASCADE
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 using namespace OpenGl_Raytrace;
26
27 //! Use this macro to output ray-tracing debug info
28 // #define RAY_TRACE_PRINT_INFO
29
30 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
31   #include <OSD_Timer.hxx>
32 #endif
33
34 namespace
35 {
36   static const OpenGl_Vec4 THE_WHITE_COLOR (1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f);
37   static const OpenGl_Vec4 THE_BLACK_COLOR (0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
38 }
39
40 // =======================================================================
41 // function : updateRaytraceGeometry
42 // purpose  : Updates 3D scene geometry for ray-tracing
43 // =======================================================================
44 Standard_Boolean OpenGl_View::updateRaytraceGeometry (const RaytraceUpdateMode      theMode,
45                                                       const Standard_Integer        theViewId,
46                                                       const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
47 {
48   // In 'check' mode (OpenGl_GUM_CHECK) the scene geometry is analyzed for
49   // modifications. This is light-weight procedure performed on each frame
50   if (theMode == OpenGl_GUM_CHECK)
51   {
52     if (myRaytraceLayerListState != myZLayers.ModificationStateOfRaytracable())
53     {
54       return updateRaytraceGeometry (OpenGl_GUM_PREPARE, theViewId, theGlContext);
55     }
56   }
57   else if (theMode == OpenGl_GUM_PREPARE)
58   {
59     myRaytraceGeometry.ClearMaterials();
60
61     myArrayToTrianglesMap.clear();
62
63     myIsRaytraceDataValid = Standard_False;
64   }
65
66   // The set of processed structures (reflected to ray-tracing)
67   // This set is used to remove out-of-date records from the
68   // hash map of structures
69   std::set<const OpenGl_Structure*> anElements;
70
71   // Set to store all currently visible OpenGL primitive arrays
72   // applicable for ray-tracing
73   std::set<Standard_Size> anArrayIDs;
74
75   // Set to store all non-raytracable elements allowing tracking
76   // of changes in OpenGL scene (only for path tracing)
77   std::set<Standard_Integer> aNonRaytraceIDs;
78
79   const OpenGl_Layer& aLayer = myZLayers.Layer (Graphic3d_ZLayerId_Default);
80
81   if (aLayer.NbStructures() != 0)
82   {
83     const OpenGl_ArrayOfIndexedMapOfStructure& aStructArray = aLayer.ArrayOfStructures();
84
85     for (Standard_Integer anIndex = 0; anIndex < aStructArray.Length(); ++anIndex)
86     {
87       for (OpenGl_IndexedMapOfStructure::Iterator aStructIt (aStructArray (anIndex)); aStructIt.More(); aStructIt.Next())
88       {
89         const OpenGl_Structure* aStructure = aStructIt.Value();
90
91         if (theMode == OpenGl_GUM_CHECK)
92         {
93           if (toUpdateStructure (aStructure))
94           {
95             return updateRaytraceGeometry (OpenGl_GUM_PREPARE, theViewId, theGlContext);
96           }
97           else if (aStructure->IsVisible() && myRaytraceParameters.GlobalIllumination)
98           {
99             aNonRaytraceIDs.insert (aStructure->highlight ? aStructure->Id : -aStructure->Id);
100           }
101         }
102         else if (theMode == OpenGl_GUM_PREPARE)
103         {
104           if (!aStructure->IsRaytracable() || !aStructure->IsVisible())
105           {
106             continue;
107           }
108           else if (!aStructure->ViewAffinity.IsNull() && !aStructure->ViewAffinity->IsVisible (theViewId))
109           {
110             continue;
111           }
112
113           for (OpenGl_Structure::GroupIterator aGroupIter (aStructure->Groups()); aGroupIter.More(); aGroupIter.Next())
114           {
115             // Extract OpenGL elements from the group (primitives arrays)
116             for (const OpenGl_ElementNode* aNode = aGroupIter.Value()->FirstNode(); aNode != NULL; aNode = aNode->next)
117             {
118               OpenGl_PrimitiveArray* aPrimArray = dynamic_cast<OpenGl_PrimitiveArray*> (aNode->elem);
119
120               if (aPrimArray != NULL)
121               {
122                 anArrayIDs.insert (aPrimArray->GetUID());
123               }
124             }
125           }
126         }
127         else if (theMode == OpenGl_GUM_REBUILD)
128         {
129           if (!aStructure->IsRaytracable())
130           {
131             continue;
132           }
133           else if (addRaytraceStructure (aStructure, theGlContext))
134           {
135             anElements.insert (aStructure); // structure was processed
136           }
137         }
138       }
139     }
140   }
141
142   if (theMode == OpenGl_GUM_PREPARE)
143   {
144     BVH_ObjectSet<Standard_ShortReal, 3>::BVH_ObjectList anUnchangedObjects;
145
146     // Filter out unchanged objects so only their transformations and materials
147     // will be updated (and newly added objects will be processed from scratch)
148     for (Standard_Integer anObjIdx = 0; anObjIdx < myRaytraceGeometry.Size(); ++anObjIdx)
149     {
150       OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = dynamic_cast<OpenGl_TriangleSet*> (
151         myRaytraceGeometry.Objects().ChangeValue (anObjIdx).operator->());
152
153       if (aTriangleSet == NULL)
154       {
155         continue;
156       }
157
158       if (anArrayIDs.find (aTriangleSet->AssociatedPArrayID()) != anArrayIDs.end())
159       {
160         anUnchangedObjects.Append (myRaytraceGeometry.Objects().Value (anObjIdx));
161
162         myArrayToTrianglesMap[aTriangleSet->AssociatedPArrayID()] = aTriangleSet;
163       }
164     }
165
166     myRaytraceGeometry.Objects() = anUnchangedObjects;
167
168     return updateRaytraceGeometry (OpenGl_GUM_REBUILD, theViewId, theGlContext);
169   }
170   else if (theMode == OpenGl_GUM_REBUILD)
171   {
172     // Actualize the hash map of structures - remove out-of-date records
173     std::map<const OpenGl_Structure*, StructState>::iterator anIter = myStructureStates.begin();
174
175     while (anIter != myStructureStates.end())
176     {
177       if (anElements.find (anIter->first) == anElements.end())
178       {
179         myStructureStates.erase (anIter++);
180       }
181       else
182       {
183         ++anIter;
184       }
185     }
186
187     // Actualize OpenGL layer list state
188     myRaytraceLayerListState = myZLayers.ModificationStateOfRaytracable();
189
190     // Rebuild two-level acceleration structure
191     myRaytraceGeometry.ProcessAcceleration();
192
193     myRaytraceSceneRadius = 2.f /* scale factor */ * std::max (
194       myRaytraceGeometry.Box().CornerMin().cwiseAbs().maxComp(),
195       myRaytraceGeometry.Box().CornerMax().cwiseAbs().maxComp());
196
197     const BVH_Vec3f aSize = myRaytraceGeometry.Box().Size();
198
199     myRaytraceSceneEpsilon = Max (1.0e-6f, 1.0e-4f * aSize.Modulus());
200
201     return uploadRaytraceData (theGlContext);
202   }
203
204   if (myRaytraceParameters.GlobalIllumination)
205   {
206     Standard_Boolean toRestart =
207       aNonRaytraceIDs.size() != myNonRaytraceStructureIDs.size();
208
209     for (std::set<Standard_Integer>::iterator anID = aNonRaytraceIDs.begin(); anID != aNonRaytraceIDs.end() && !toRestart; ++anID)
210     {
211       if (myNonRaytraceStructureIDs.find (*anID) == myNonRaytraceStructureIDs.end())
212       {
213         toRestart = Standard_True;
214       }
215     }
216
217     if (toRestart)
218     {
219       myAccumFrames = 0;
220     }
221
222     myNonRaytraceStructureIDs = aNonRaytraceIDs;
223   }
224
225   return Standard_True;
226 }
227
228 // =======================================================================
229 // function : toUpdateStructure
230 // purpose  : Checks to see if the structure is modified
231 // =======================================================================
232 Standard_Boolean OpenGl_View::toUpdateStructure (const OpenGl_Structure* theStructure)
233 {
234   if (!theStructure->IsRaytracable())
235   {
236     if (theStructure->ModificationState() > 0)
237     {
238       theStructure->ResetModificationState();
239
240       return Standard_True; // ray-trace element was removed - need to rebuild
241     }
242
243     return Standard_False; // did not contain ray-trace elements
244   }
245
246   std::map<const OpenGl_Structure*, StructState>::iterator aStructState = myStructureStates.find (theStructure);
247
248   if (aStructState == myStructureStates.end() || aStructState->second.StructureState != theStructure->ModificationState())
249   {
250     return Standard_True;
251   }
252   else if (theStructure->InstancedStructure() != NULL)
253   {
254     return aStructState->second.InstancedState != theStructure->InstancedStructure()->ModificationState();
255   }
256
257   return Standard_False;
258 }
259
260 // =======================================================================
261 // function : buildTextureTransform
262 // purpose  : Constructs texture transformation matrix
263 // =======================================================================
264 void buildTextureTransform (const Handle(Graphic3d_TextureParams)& theParams, BVH_Mat4f& theMatrix)
265 {
266   theMatrix.InitIdentity();
267
268   // Apply scaling
269   const Graphic3d_Vec2& aScale = theParams->Scale();
270
271   theMatrix.ChangeValue (0, 0) *= aScale.x();
272   theMatrix.ChangeValue (1, 0) *= aScale.x();
273   theMatrix.ChangeValue (2, 0) *= aScale.x();
274   theMatrix.ChangeValue (3, 0) *= aScale.x();
275
276   theMatrix.ChangeValue (0, 1) *= aScale.y();
277   theMatrix.ChangeValue (1, 1) *= aScale.y();
278   theMatrix.ChangeValue (2, 1) *= aScale.y();
279   theMatrix.ChangeValue (3, 1) *= aScale.y();
280
281   // Apply translation
282   const Graphic3d_Vec2 aTrans = -theParams->Translation();
283
284   theMatrix.ChangeValue (0, 3) = theMatrix.GetValue (0, 0) * aTrans.x() +
285                                  theMatrix.GetValue (0, 1) * aTrans.y();
286
287   theMatrix.ChangeValue (1, 3) = theMatrix.GetValue (1, 0) * aTrans.x() +
288                                  theMatrix.GetValue (1, 1) * aTrans.y();
289
290   theMatrix.ChangeValue (2, 3) = theMatrix.GetValue (2, 0) * aTrans.x() +
291                                  theMatrix.GetValue (2, 1) * aTrans.y();
292
293   // Apply rotation
294   const Standard_ShortReal aSin = std::sin (
295     -theParams->Rotation() * static_cast<Standard_ShortReal> (M_PI / 180.0));
296   const Standard_ShortReal aCos = std::cos (
297     -theParams->Rotation() * static_cast<Standard_ShortReal> (M_PI / 180.0));
298
299   BVH_Mat4f aRotationMat;
300   aRotationMat.SetValue (0, 0,  aCos);
301   aRotationMat.SetValue (1, 1,  aCos);
302   aRotationMat.SetValue (0, 1, -aSin);
303   aRotationMat.SetValue (1, 0,  aSin);
304
305   theMatrix = theMatrix * aRotationMat;
306 }
307
308 // =======================================================================
309 // function : convertMaterial
310 // purpose  : Creates ray-tracing material properties
311 // =======================================================================
312 OpenGl_RaytraceMaterial OpenGl_View::convertMaterial (const OpenGl_AspectFace*      theAspect,
313                                                       const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
314 {
315   OpenGl_RaytraceMaterial theMaterial;
316
317   const Graphic3d_MaterialAspect& aSrcMat = theAspect->Aspect()->FrontMaterial();
318   const OpenGl_Vec3& aMatCol  = theAspect->Aspect()->InteriorColor();
319   const float        aShine   = 128.0f * float(aSrcMat.Shininess());
320   const bool         isPhysic = aSrcMat.MaterialType (Graphic3d_MATERIAL_PHYSIC) == Standard_True;
321
322   // ambient component
323   if (aSrcMat.ReflectionMode (Graphic3d_TOR_AMBIENT))
324   {
325     const OpenGl_Vec3& aSrcAmb = isPhysic ? aSrcMat.AmbientColor() : aMatCol;
326     theMaterial.Ambient = BVH_Vec4f (aSrcAmb * (float )aSrcMat.Ambient(),  1.0f);
327   }
328   else
329   {
330     theMaterial.Ambient = THE_BLACK_COLOR;
331   }
332
333   // diffusion component
334   if (aSrcMat.ReflectionMode (Graphic3d_TOR_DIFFUSE))
335   {
336     const OpenGl_Vec3& aSrcDif = isPhysic ? aSrcMat.DiffuseColor() : aMatCol;
337     theMaterial.Diffuse = BVH_Vec4f (aSrcDif * (float )aSrcMat.Diffuse(), -1.0f); // -1 is no texture
338   }
339   else
340   {
341     theMaterial.Diffuse = BVH_Vec4f (THE_BLACK_COLOR.rgb(), -1.0f);
342   }
343
344   // specular component
345   if (aSrcMat.ReflectionMode (Graphic3d_TOR_SPECULAR))
346   {
347     const OpenGl_Vec3& aSrcSpe  = aSrcMat.SpecularColor();
348     const OpenGl_Vec3& aSrcSpe2 = isPhysic ? aSrcSpe : THE_WHITE_COLOR.rgb();
349     theMaterial.Specular = BVH_Vec4f (aSrcSpe2 * (float )aSrcMat.Specular(), aShine);
350
351     const Standard_ShortReal aMaxRefl = Max (theMaterial.Diffuse.x() + theMaterial.Specular.x(),
352                                         Max (theMaterial.Diffuse.y() + theMaterial.Specular.y(),
353                                              theMaterial.Diffuse.z() + theMaterial.Specular.z()));
354
355     const Standard_ShortReal aReflectionScale = 0.75f / aMaxRefl;
356
357     // ignore isPhysic here
358     theMaterial.Reflection = BVH_Vec4f (aSrcSpe * (float )aSrcMat.Specular() * aReflectionScale, 0.0f);
359   }
360   else
361   {
362     theMaterial.Specular = BVH_Vec4f (THE_BLACK_COLOR.rgb(), aShine);
363   }
364
365   // emission component
366   if (aSrcMat.ReflectionMode (Graphic3d_TOR_EMISSION))
367   {
368     const OpenGl_Vec3& aSrcEms = isPhysic ? aSrcMat.EmissiveColor() : aMatCol;
369     theMaterial.Emission = BVH_Vec4f (aSrcEms * (float )aSrcMat.Emissive(), 1.0f);
370   }
371   else
372   {
373     theMaterial.Emission = THE_BLACK_COLOR;
374   }
375
376   const float anIndex = (float )aSrcMat.RefractionIndex();
377   theMaterial.Transparency = BVH_Vec4f (1.0f - (float )aSrcMat.Transparency(),
378                                         (float )aSrcMat.Transparency(),
379                                         anIndex == 0 ? 1.0f : anIndex,
380                                         anIndex == 0 ? 1.0f : 1.0f / anIndex);
381
382   // Serialize physically-based material properties
383   const Graphic3d_BSDF& aBSDF = aSrcMat.BSDF();
384
385   theMaterial.BSDF.Le = BVH_Vec4f (aBSDF.Le,               0.f);
386   theMaterial.BSDF.Kd = BVH_Vec4f (aBSDF.Kd, -1.f /* no tex */);
387   theMaterial.BSDF.Kr = BVH_Vec4f (aBSDF.Kr,               0.f);
388   theMaterial.BSDF.Kt = BVH_Vec4f (aBSDF.Kt,               0.f);
389   theMaterial.BSDF.Ks = BVH_Vec4f (aBSDF.Ks,   aBSDF.Roughness);
390
391   theMaterial.BSDF.Fresnel = aBSDF.Fresnel.Serialize();
392
393   theMaterial.BSDF.Absorption = BVH_Vec4f (aBSDF.AbsorptionColor,
394                                            aBSDF.AbsorptionCoeff);
395
396   // Handle material textures
397   if (theAspect->Aspect()->ToMapTexture())
398   {
399     if (theGlContext->HasRayTracingTextures())
400     {
401       buildTextureTransform (theAspect->TextureParams(), theMaterial.TextureTransform);
402
403       // write texture ID to diffuse w-component
404       theMaterial.Diffuse.w() = theMaterial.BSDF.Kd.w() =
405         static_cast<Standard_ShortReal> (myRaytraceGeometry.AddTexture (theAspect->TextureRes (theGlContext)));
406     }
407     else if (!myIsRaytraceWarnTextures)
408     {
409       const TCollection_ExtendedString aWarnMessage =
410         "Warning: texturing in Ray-Trace requires GL_ARB_bindless_texture extension which is missing. "
411         "Please try to update graphics card driver. At the moment textures will be ignored.";
412
413       theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
414         GL_DEBUG_TYPE_PORTABILITY, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, aWarnMessage);
415
416       myIsRaytraceWarnTextures = Standard_True;
417     }
418   }
419
420   return theMaterial;
421 }
422
423 // =======================================================================
424 // function : addRaytraceStructure
425 // purpose  : Adds OpenGL structure to ray-traced scene geometry
426 // =======================================================================
427 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceStructure (const OpenGl_Structure*       theStructure,
428                                                     const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
429 {
430   if (!theStructure->IsVisible())
431   {
432     myStructureStates[theStructure] = StructState (theStructure);
433
434     return Standard_True;
435   }
436
437   // Get structure material
438   OpenGl_RaytraceMaterial aDefaultMaterial;
439   Standard_Boolean aResult = addRaytraceGroups (theStructure, aDefaultMaterial, theStructure->Transformation(), theGlContext);
440
441   // Process all connected OpenGL structures
442   const OpenGl_Structure* anInstanced = theStructure->InstancedStructure();
443
444   if (anInstanced != NULL && anInstanced->IsRaytracable())
445   {
446     aResult &= addRaytraceGroups (anInstanced, aDefaultMaterial, theStructure->Transformation(), theGlContext);
447   }
448
449   myStructureStates[theStructure] = StructState (theStructure);
450
451   return aResult;
452 }
453
454 // =======================================================================
455 // function : addRaytraceGroups
456 // purpose  : Adds OpenGL groups to ray-traced scene geometry
457 // =======================================================================
458 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceGroups (const OpenGl_Structure*        theStructure,
459                                                  const OpenGl_RaytraceMaterial& theStructMat,
460                                                  const Handle(Geom_Transformation)& theTrsf,
461                                                  const Handle(OpenGl_Context)&  theGlContext)
462 {
463   OpenGl_Mat4 aMat4;
464   for (OpenGl_Structure::GroupIterator aGroupIter (theStructure->Groups()); aGroupIter.More(); aGroupIter.Next())
465   {
466     // Get group material
467     OpenGl_RaytraceMaterial aGroupMaterial;
468     if (aGroupIter.Value()->AspectFace() != NULL)
469     {
470       aGroupMaterial = convertMaterial (
471         aGroupIter.Value()->AspectFace(), theGlContext);
472     }
473
474     Standard_Integer aMatID = static_cast<Standard_Integer> (myRaytraceGeometry.Materials.size());
475
476     // Use group material if available, otherwise use structure material
477     myRaytraceGeometry.Materials.push_back (
478       aGroupIter.Value()->AspectFace() != NULL ? aGroupMaterial : theStructMat);
479
480     // Add OpenGL elements from group (extract primitives arrays and aspects)
481     for (const OpenGl_ElementNode* aNode = aGroupIter.Value()->FirstNode(); aNode != NULL; aNode = aNode->next)
482     {
483       OpenGl_AspectFace* anAspect = dynamic_cast<OpenGl_AspectFace*> (aNode->elem);
484
485       if (anAspect != NULL)
486       {
487         aMatID = static_cast<Standard_Integer> (myRaytraceGeometry.Materials.size());
488
489         OpenGl_RaytraceMaterial aMaterial = convertMaterial (anAspect, theGlContext);
490
491         myRaytraceGeometry.Materials.push_back (aMaterial);
492       }
493       else
494       {
495         OpenGl_PrimitiveArray* aPrimArray = dynamic_cast<OpenGl_PrimitiveArray*> (aNode->elem);
496
497         if (aPrimArray != NULL)
498         {
499           std::map<Standard_Size, OpenGl_TriangleSet*>::iterator aSetIter = myArrayToTrianglesMap.find (aPrimArray->GetUID());
500
501           if (aSetIter != myArrayToTrianglesMap.end())
502           {
503             OpenGl_TriangleSet* aSet = aSetIter->second;
504
505             BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>* aTransform = new BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>();
506
507             if (!theTrsf.IsNull())
508             {
509               theTrsf->Trsf().GetMat4 (aMat4);
510               aTransform->SetTransform (aMat4);
511             }
512
513             aSet->SetProperties (aTransform);
514
515             if (aSet->MaterialIndex() != OpenGl_TriangleSet::INVALID_MATERIAL && aSet->MaterialIndex() != aMatID)
516             {
517               aSet->SetMaterialIndex (aMatID);
518             }
519           }
520           else
521           {
522             NCollection_Handle<BVH_Object<Standard_ShortReal, 3> > aSet =
523               addRaytracePrimitiveArray (aPrimArray, aMatID, 0);
524
525             if (!aSet.IsNull())
526             {
527               BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>* aTransform = new BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>;
528
529               if (!theTrsf.IsNull())
530               {
531                 theTrsf->Trsf().GetMat4 (aMat4);
532                 aTransform->SetTransform (aMat4);
533               }
534
535               aSet->SetProperties (aTransform);
536
537               myRaytraceGeometry.Objects().Append (aSet);
538             }
539           }
540         }
541       }
542     }
543   }
544
545   return Standard_True;
546 }
547
548 // =======================================================================
549 // function : addRaytracePrimitiveArray
550 // purpose  : Adds OpenGL primitive array to ray-traced scene geometry
551 // =======================================================================
552 OpenGl_TriangleSet* OpenGl_View::addRaytracePrimitiveArray (const OpenGl_PrimitiveArray* theArray,
553                                                             const Standard_Integer       theMaterial,
554                                                             const OpenGl_Mat4*           theTransform)
555 {
556   const Handle(Graphic3d_BoundBuffer)& aBounds   = theArray->Bounds();
557   const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& anIndices = theArray->Indices();
558   const Handle(Graphic3d_Buffer)&      anAttribs = theArray->Attributes();
559
560   if (theArray->DrawMode() < GL_TRIANGLES
561   #ifndef GL_ES_VERSION_2_0
562    || theArray->DrawMode() > GL_POLYGON
563   #else
564    || theArray->DrawMode() > GL_TRIANGLE_FAN
565   #endif
566    || anAttribs.IsNull())
567   {
568     return NULL;
569   }
570
571   OpenGl_Mat4 aNormalMatrix;
572
573   if (theTransform != NULL)
574   {
575     Standard_ASSERT_RETURN (theTransform->Inverted (aNormalMatrix),
576       "Error: Failed to compute normal transformation matrix", NULL);
577
578     aNormalMatrix.Transpose();
579   }
580
581   OpenGl_TriangleSet* aSet = new OpenGl_TriangleSet (theArray->GetUID());
582   {
583     aSet->Vertices.reserve (anAttribs->NbElements);
584     aSet->Normals.reserve  (anAttribs->NbElements);
585     aSet->TexCrds.reserve  (anAttribs->NbElements);
586
587     const size_t aVertFrom = aSet->Vertices.size();
588
589     for (Standard_Integer anAttribIter = 0; anAttribIter < anAttribs->NbAttributes; ++anAttribIter)
590     {
591       const Graphic3d_Attribute& anAttrib = anAttribs->Attribute       (anAttribIter);
592       const size_t               anOffset = anAttribs->AttributeOffset (anAttribIter);
593       if (anAttrib.Id == Graphic3d_TOA_POS)
594       {
595         if (anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC3
596          || anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC4)
597         {
598           for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
599           {
600             aSet->Vertices.push_back (
601               *reinterpret_cast<const Graphic3d_Vec3*> (anAttribs->value (aVertIter) + anOffset));
602           }
603         }
604         else if (anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC2)
605         {
606           for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
607           {
608             const Standard_ShortReal* aCoords =
609               reinterpret_cast<const Standard_ShortReal*> (anAttribs->value (aVertIter) + anOffset);
610
611             aSet->Vertices.push_back (BVH_Vec3f (aCoords[0], aCoords[1], 0.0f));
612           }
613         }
614       }
615       else if (anAttrib.Id == Graphic3d_TOA_NORM)
616       {
617         if (anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC3
618          || anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC4)
619         {
620           for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
621           {
622             aSet->Normals.push_back (
623               *reinterpret_cast<const Graphic3d_Vec3*> (anAttribs->value (aVertIter) + anOffset));
624           }
625         }
626       }
627       else if (anAttrib.Id == Graphic3d_TOA_UV)
628       {
629         if (anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC2)
630         {
631           for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
632           {
633             aSet->TexCrds.push_back (
634               *reinterpret_cast<const Graphic3d_Vec2*> (anAttribs->value (aVertIter) + anOffset));
635           }
636         }
637       }
638     }
639
640     if (aSet->Normals.size() != aSet->Vertices.size())
641     {
642       for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
643       {
644         aSet->Normals.push_back (BVH_Vec3f());
645       }
646     }
647
648     if (aSet->TexCrds.size() != aSet->Vertices.size())
649     {
650       for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
651       {
652         aSet->TexCrds.push_back (BVH_Vec2f());
653       }
654     }
655
656     if (theTransform != NULL)
657     {
658       for (size_t aVertIter = aVertFrom; aVertIter < aSet->Vertices.size(); ++aVertIter)
659       {
660         BVH_Vec3f& aVertex = aSet->Vertices[aVertIter];
661
662         BVH_Vec4f aTransVertex = *theTransform *
663           BVH_Vec4f (aVertex.x(), aVertex.y(), aVertex.z(), 1.f);
664
665         aVertex = BVH_Vec3f (aTransVertex.x(), aTransVertex.y(), aTransVertex.z());
666       }
667       for (size_t aVertIter = aVertFrom; aVertIter < aSet->Normals.size(); ++aVertIter)
668       {
669         BVH_Vec3f& aNormal = aSet->Normals[aVertIter];
670
671         BVH_Vec4f aTransNormal = aNormalMatrix *
672           BVH_Vec4f (aNormal.x(), aNormal.y(), aNormal.z(), 0.f);
673
674         aNormal = BVH_Vec3f (aTransNormal.x(), aTransNormal.y(), aTransNormal.z());
675       }
676     }
677
678     if (!aBounds.IsNull())
679     {
680       for (Standard_Integer aBound = 0, aBoundStart = 0; aBound < aBounds->NbBounds; ++aBound)
681       {
682         const Standard_Integer aVertNum = aBounds->Bounds[aBound];
683
684         if (!addRaytraceVertexIndices (*aSet, theMaterial, aVertNum, aBoundStart, *theArray))
685         {
686           delete aSet;
687           return NULL;
688         }
689
690         aBoundStart += aVertNum;
691       }
692     }
693     else
694     {
695       const Standard_Integer aVertNum = !anIndices.IsNull() ? anIndices->NbElements : anAttribs->NbElements;
696
697       if (!addRaytraceVertexIndices (*aSet, theMaterial, aVertNum, 0, *theArray))
698       {
699         delete aSet;
700         return NULL;
701       }
702     }
703   }
704
705   if (aSet->Size() != 0)
706   {
707     aSet->MarkDirty();
708   }
709
710   return aSet;
711 }
712
713 // =======================================================================
714 // function : addRaytraceVertexIndices
715 // purpose  : Adds vertex indices to ray-traced scene geometry
716 // =======================================================================
717 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceVertexIndices (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
718                                                         const Standard_Integer               theMatID,
719                                                         const Standard_Integer               theCount,
720                                                         const Standard_Integer               theOffset,
721                                                         const OpenGl_PrimitiveArray&         theArray)
722 {
723   switch (theArray.DrawMode())
724   {
725     case GL_TRIANGLES:      return addRaytraceTriangleArray        (theSet, theMatID, theCount, theOffset, theArray.Indices());
726     case GL_TRIANGLE_FAN:   return addRaytraceTriangleFanArray     (theSet, theMatID, theCount, theOffset, theArray.Indices());
727     case GL_TRIANGLE_STRIP: return addRaytraceTriangleStripArray   (theSet, theMatID, theCount, theOffset, theArray.Indices());
728   #if !defined(GL_ES_VERSION_2_0)
729     case GL_QUAD_STRIP:     return addRaytraceQuadrangleStripArray (theSet, theMatID, theCount, theOffset, theArray.Indices());
730     case GL_QUADS:          return addRaytraceQuadrangleArray      (theSet, theMatID, theCount, theOffset, theArray.Indices());
731     case GL_POLYGON:        return addRaytracePolygonArray         (theSet, theMatID, theCount, theOffset, theArray.Indices());
732   #endif
733   }
734
735   return Standard_False;
736 }
737
738 // =======================================================================
739 // function : addRaytraceTriangleArray
740 // purpose  : Adds OpenGL triangle array to ray-traced scene geometry
741 // =======================================================================
742 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceTriangleArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
743                                                         const Standard_Integer               theMatID,
744                                                         const Standard_Integer               theCount,
745                                                         const Standard_Integer               theOffset,
746                                                         const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices)
747 {
748   if (theCount < 3)
749   {
750     return Standard_True;
751   }
752
753   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount / 3);
754
755   if (!theIndices.IsNull())
756   {
757     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; aVert += 3)
758     {
759       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 0),
760                                             theIndices->Index (aVert + 1),
761                                             theIndices->Index (aVert + 2),
762                                             theMatID));
763     }
764   }
765   else
766   {
767     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; aVert += 3)
768     {
769       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 0, aVert + 1, aVert + 2, theMatID));
770     }
771   }
772
773   return Standard_True;
774 }
775
776 // =======================================================================
777 // function : addRaytraceTriangleFanArray
778 // purpose  : Adds OpenGL triangle fan array to ray-traced scene geometry
779 // =======================================================================
780 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceTriangleFanArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
781                                                            const Standard_Integer               theMatID,
782                                                            const Standard_Integer               theCount,
783                                                            const Standard_Integer               theOffset,
784                                                            const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices)
785 {
786   if (theCount < 3)
787   {
788     return Standard_True;
789   }
790
791   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount - 2);
792
793   if (!theIndices.IsNull())
794   {
795     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert)
796     {
797       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (theOffset),
798                                             theIndices->Index (aVert + 1),
799                                             theIndices->Index (aVert + 2),
800                                             theMatID));
801     }
802   }
803   else
804   {
805     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert)
806     {
807       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theOffset,
808                                             aVert + 1,
809                                             aVert + 2,
810                                             theMatID));
811     }
812   }
813
814   return Standard_True;
815 }
816
817 // =======================================================================
818 // function : addRaytraceTriangleStripArray
819 // purpose  : Adds OpenGL triangle strip array to ray-traced scene geometry
820 // =======================================================================
821 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceTriangleStripArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
822                                                              const Standard_Integer               theMatID,
823                                                              const Standard_Integer               theCount,
824                                                              const Standard_Integer               theOffset,
825                                                              const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices)
826 {
827   if (theCount < 3)
828   {
829     return Standard_True;
830   }
831
832   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount - 2);
833
834   if (!theIndices.IsNull())
835   {
836     for (Standard_Integer aVert = theOffset, aCW = 0; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert, aCW = (aCW + 1) % 2)
837     {
838       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + (aCW ? 1 : 0)),
839                                             theIndices->Index (aVert + (aCW ? 0 : 1)),
840                                             theIndices->Index (aVert + 2),
841                                             theMatID));
842     }
843   }
844   else
845   {
846     for (Standard_Integer aVert = theOffset, aCW = 0; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert, aCW = (aCW + 1) % 2)
847     {
848       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + (aCW ? 1 : 0),
849                                             aVert + (aCW ? 0 : 1),
850                                             aVert + 2,
851                                             theMatID));
852     }
853   }
854
855   return Standard_True;
856 }
857
858 // =======================================================================
859 // function : addRaytraceQuadrangleArray
860 // purpose  : Adds OpenGL quad array to ray-traced scene geometry
861 // =======================================================================
862 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceQuadrangleArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
863                                                           const Standard_Integer               theMatID,
864                                                           const Standard_Integer               theCount,
865                                                           const Standard_Integer               theOffset,
866                                                           const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices)
867 {
868   if (theCount < 4)
869   {
870     return Standard_True;
871   }
872
873   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount / 2);
874
875   if (!theIndices.IsNull())
876   {
877     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 3; aVert += 4)
878     {
879       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 0),
880                                             theIndices->Index (aVert + 1),
881                                             theIndices->Index (aVert + 2),
882                                             theMatID));
883       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 0),
884                                             theIndices->Index (aVert + 2),
885                                             theIndices->Index (aVert + 3),
886                                             theMatID));
887     }
888   }
889   else
890   {
891     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 3; aVert += 4)
892     {
893       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 0, aVert + 1, aVert + 2,
894                                             theMatID));
895       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 0, aVert + 2, aVert + 3,
896                                             theMatID));
897     }
898   }
899
900   return Standard_True;
901 }
902
903 // =======================================================================
904 // function : addRaytraceQuadrangleStripArray
905 // purpose  : Adds OpenGL quad strip array to ray-traced scene geometry
906 // =======================================================================
907 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceQuadrangleStripArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
908                                                                const Standard_Integer               theMatID,
909                                                                const Standard_Integer               theCount,
910                                                                const Standard_Integer               theOffset,
911                                                                const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices)
912 {
913   if (theCount < 4)
914   {
915     return Standard_True;
916   }
917
918   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + 2 * theCount - 6);
919
920   if (!theIndices.IsNull())
921   {
922     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 3; aVert += 2)
923     {
924       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 0),
925                                             theIndices->Index (aVert + 1),
926                                             theIndices->Index (aVert + 2),
927                                             theMatID));
928
929       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 1),
930                                             theIndices->Index (aVert + 3),
931                                             theIndices->Index (aVert + 2),
932                                             theMatID));
933     }
934   }
935   else
936   {
937     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 3; aVert += 2)
938     {
939       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 0,
940                                             aVert + 1,
941                                             aVert + 2,
942                                             theMatID));
943
944       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 1,
945                                             aVert + 3,
946                                             aVert + 2,
947                                             theMatID));
948     }
949   }
950
951   return Standard_True;
952 }
953
954 // =======================================================================
955 // function : addRaytracePolygonArray
956 // purpose  : Adds OpenGL polygon array to ray-traced scene geometry
957 // =======================================================================
958 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytracePolygonArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
959                                                        const Standard_Integer               theMatID,
960                                                        const Standard_Integer               theCount,
961                                                        const Standard_Integer               theOffset,
962                                                        const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices)
963 {
964   if (theCount < 3)
965   {
966     return Standard_True;
967   }
968
969   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount - 2);
970
971   if (!theIndices.IsNull())
972   {
973     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert)
974     {
975       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (theOffset),
976                                             theIndices->Index (aVert + 1),
977                                             theIndices->Index (aVert + 2),
978                                             theMatID));
979     }
980   }
981   else
982   {
983     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert)
984     {
985       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theOffset,
986                                             aVert + 1,
987                                             aVert + 2,
988                                             theMatID));
989     }
990   }
991
992   return Standard_True;
993 }
994
995 const TCollection_AsciiString OpenGl_View::ShaderSource::EMPTY_PREFIX;
996
997 // =======================================================================
998 // function : Source
999 // purpose  : Returns shader source combined with prefix
1000 // =======================================================================
1001 TCollection_AsciiString OpenGl_View::ShaderSource::Source() const
1002 {
1003   const TCollection_AsciiString aVersion = "#version 140";
1004
1005   if (myPrefix.IsEmpty())
1006   {
1007     return aVersion + "\n" + mySource;
1008   }
1009
1010   return aVersion + "\n" + myPrefix + "\n" + mySource;
1011 }
1012
1013 // =======================================================================
1014 // function : Load
1015 // purpose  : Loads shader source from specified files
1016 // =======================================================================
1017 Standard_Boolean OpenGl_View::ShaderSource::Load (const TCollection_AsciiString* theFileNames,
1018                                                   const TCollection_AsciiString& thePrefix)
1019 {
1020   myError.Clear();
1021   mySource.Clear();
1022   TCollection_AsciiString aMissingFiles;
1023   for (Standard_Integer anIndex = 0; !theFileNames[anIndex].IsEmpty(); ++anIndex)
1024   {
1025     OSD_File aFile (theFileNames[anIndex]);
1026     if (aFile.Exists())
1027     {
1028       aFile.Open (OSD_ReadOnly, OSD_Protection());
1029     }
1030     if (!aFile.IsOpen())
1031     {
1032       if (!aMissingFiles.IsEmpty())
1033       {
1034         aMissingFiles += ", ";
1035       }
1036       aMissingFiles += TCollection_AsciiString("'") + theFileNames[anIndex] + "'";
1037       continue;
1038     }
1039     else if (!aMissingFiles.IsEmpty())
1040     {
1041       aFile.Close();
1042       continue;
1043     }
1044
1045     TCollection_AsciiString aSource;
1046     aFile.Read (aSource, (Standard_Integer) aFile.Size());
1047     if (!aSource.IsEmpty())
1048     {
1049       mySource += TCollection_AsciiString ("\n") + aSource;
1050     }
1051     aFile.Close();
1052   }
1053
1054   myPrefix = thePrefix;
1055   if (!aMissingFiles.IsEmpty())
1056   {
1057     myError = TCollection_AsciiString("Shader files ") + aMissingFiles + " are missing or inaccessible";
1058     return Standard_False;
1059   }
1060   return Standard_True;
1061 }
1062
1063 // =======================================================================
1064 // function : generateShaderPrefix
1065 // purpose  : Generates shader prefix based on current ray-tracing options
1066 // =======================================================================
1067 TCollection_AsciiString OpenGl_View::generateShaderPrefix (const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext) const
1068 {
1069   TCollection_AsciiString aPrefixString =
1070     TCollection_AsciiString ("#define STACK_SIZE ") + TCollection_AsciiString (myRaytraceParameters.StackSize) + "\n" +
1071     TCollection_AsciiString ("#define NB_BOUNCES ") + TCollection_AsciiString (myRaytraceParameters.NbBounces);
1072
1073   if (myRaytraceParameters.TransparentShadows)
1074   {
1075     aPrefixString += TCollection_AsciiString ("\n#define TRANSPARENT_SHADOWS");
1076   }
1077
1078   // If OpenGL driver supports bindless textures and texturing
1079   // is actually used, activate texturing in ray-tracing mode
1080   if (myRaytraceParameters.UseBindlessTextures && theGlContext->arbTexBindless != NULL)
1081   {
1082     aPrefixString += TCollection_AsciiString ("\n#define USE_TEXTURES") +
1083       TCollection_AsciiString ("\n#define MAX_TEX_NUMBER ") + TCollection_AsciiString (OpenGl_RaytraceGeometry::MAX_TEX_NUMBER);
1084   }
1085
1086   if (myRaytraceParameters.GlobalIllumination) // path tracing activated
1087   {
1088     aPrefixString += TCollection_AsciiString ("\n#define PATH_TRACING");
1089
1090     if (myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling) // adaptive screen sampling requested
1091     {
1092       // to activate the feature we need OpenGL 4.4 and GL_NV_shader_atomic_float extension
1093       if (theGlContext->IsGlGreaterEqual (4, 4) && theGlContext->CheckExtension ("GL_NV_shader_atomic_float"))
1094       {
1095         aPrefixString += TCollection_AsciiString ("\n#define ADAPTIVE_SAMPLING") +
1096           TCollection_AsciiString ("\n#define BLOCK_SIZE ") + TCollection_AsciiString (OpenGl_TileSampler::TileSize());
1097       }
1098     }
1099   }
1100
1101   return aPrefixString;
1102 }
1103
1104 // =======================================================================
1105 // function : safeFailBack
1106 // purpose  : Performs safe exit when shaders initialization fails
1107 // =======================================================================
1108 Standard_Boolean OpenGl_View::safeFailBack (const TCollection_ExtendedString& theMessage,
1109                                             const Handle(OpenGl_Context)&     theGlContext)
1110 {
1111   theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1112     GL_DEBUG_TYPE_ERROR, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, theMessage);
1113
1114   myRaytraceInitStatus = OpenGl_RT_FAIL;
1115
1116   releaseRaytraceResources (theGlContext);
1117
1118   return Standard_False;
1119 }
1120
1121 // =======================================================================
1122 // function : initShader
1123 // purpose  : Creates new shader object with specified source
1124 // =======================================================================
1125 Handle(OpenGl_ShaderObject) OpenGl_View::initShader (const GLenum                  theType,
1126                                                      const ShaderSource&           theSource,
1127                                                      const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
1128 {
1129   Handle(OpenGl_ShaderObject) aShader = new OpenGl_ShaderObject (theType);
1130
1131   if (!aShader->Create (theGlContext))
1132   {
1133     const TCollection_ExtendedString aMessage = TCollection_ExtendedString ("Error: Failed to create ") +
1134       (theType == GL_VERTEX_SHADER ? "vertex" : "fragment") + " shader object";
1135
1136     theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1137       GL_DEBUG_TYPE_ERROR, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, aMessage);
1138
1139     aShader->Release (theGlContext.operator->());
1140
1141     return Handle(OpenGl_ShaderObject)();
1142   }
1143
1144   if (!aShader->LoadSource (theGlContext, theSource.Source()))
1145   {
1146     const TCollection_ExtendedString aMessage = TCollection_ExtendedString ("Error: Failed to set ") +
1147       (theType == GL_VERTEX_SHADER ? "vertex" : "fragment") + " shader source";
1148
1149     theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1150       GL_DEBUG_TYPE_ERROR, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, aMessage);
1151
1152     aShader->Release (theGlContext.operator->());
1153
1154     return Handle(OpenGl_ShaderObject)();
1155   }
1156
1157   TCollection_AsciiString aBuildLog;
1158
1159   if (!aShader->Compile (theGlContext))
1160   {
1161     aShader->FetchInfoLog (theGlContext, aBuildLog);
1162
1163     const TCollection_ExtendedString aMessage = TCollection_ExtendedString ("Error: Failed to compile ") +
1164       (theType == GL_VERTEX_SHADER ? "vertex" : "fragment") + " shader object:\n" + aBuildLog;
1165
1166     theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1167       GL_DEBUG_TYPE_ERROR, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, aMessage);
1168
1169     aShader->Release (theGlContext.operator->());
1170
1171 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1172     std::cout << "Shader build log:\n" << aBuildLog << "\n";
1173 #endif
1174
1175     return Handle(OpenGl_ShaderObject)();
1176   }
1177   else if (theGlContext->caps->glslWarnings)
1178   {
1179     aShader->FetchInfoLog (theGlContext, aBuildLog);
1180
1181     if (!aBuildLog.IsEmpty() && !aBuildLog.IsEqual ("No errors.\n"))
1182     {
1183       const TCollection_ExtendedString aMessage = TCollection_ExtendedString (theType == GL_VERTEX_SHADER ?
1184         "Vertex" : "Fragment") + " shader was compiled with following warnings:\n" + aBuildLog;
1185
1186       theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1187         GL_DEBUG_TYPE_PORTABILITY, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_LOW, aMessage);
1188     }
1189
1190 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1191     std::cout << "Shader build log:\n" << aBuildLog << "\n";
1192 #endif
1193   }
1194
1195   return aShader;
1196 }
1197
1198 // =======================================================================
1199 // function : initProgram
1200 // purpose  : Creates GLSL program from the given shader objects
1201 // =======================================================================
1202 Handle(OpenGl_ShaderProgram) OpenGl_View::initProgram (const Handle(OpenGl_Context)&      theGlContext,
1203                                                        const Handle(OpenGl_ShaderObject)& theVertShader,
1204                                                        const Handle(OpenGl_ShaderObject)& theFragShader)
1205 {
1206   Handle(OpenGl_ShaderProgram) aProgram = new OpenGl_ShaderProgram;
1207
1208   if (!aProgram->Create (theGlContext))
1209   {
1210     theVertShader->Release (theGlContext.operator->());
1211
1212     theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1213       GL_DEBUG_TYPE_ERROR, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, "Failed to create shader program");
1214
1215     return Handle(OpenGl_ShaderProgram)();
1216   }
1217
1218   if (!aProgram->AttachShader (theGlContext, theVertShader)
1219    || !aProgram->AttachShader (theGlContext, theFragShader))
1220   {
1221     theVertShader->Release (theGlContext.operator->());
1222
1223     theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1224       GL_DEBUG_TYPE_ERROR, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, "Failed to attach shader objects");
1225
1226     return Handle(OpenGl_ShaderProgram)();
1227   }
1228
1229   aProgram->SetAttributeName (theGlContext, Graphic3d_TOA_POS, "occVertex");
1230
1231   TCollection_AsciiString aLinkLog;
1232
1233   if (!aProgram->Link (theGlContext))
1234   {
1235     aProgram->FetchInfoLog (theGlContext, aLinkLog);
1236
1237     const TCollection_ExtendedString aMessage = TCollection_ExtendedString (
1238       "Failed to link shader program:\n") + aLinkLog;
1239
1240     theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1241       GL_DEBUG_TYPE_ERROR, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, aMessage);
1242
1243     return Handle(OpenGl_ShaderProgram)();
1244   }
1245   else if (theGlContext->caps->glslWarnings)
1246   {
1247     aProgram->FetchInfoLog (theGlContext, aLinkLog);
1248     if (!aLinkLog.IsEmpty() && !aLinkLog.IsEqual ("No errors.\n"))
1249     {
1250       const TCollection_ExtendedString aMessage = TCollection_ExtendedString (
1251         "Shader program was linked with following warnings:\n") + aLinkLog;
1252
1253       theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1254         GL_DEBUG_TYPE_PORTABILITY, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_LOW, aMessage);
1255     }
1256   }
1257
1258   return aProgram;
1259 }
1260
1261 // =======================================================================
1262 // function : initRaytraceResources
1263 // purpose  : Initializes OpenGL/GLSL shader programs
1264 // =======================================================================
1265 Standard_Boolean OpenGl_View::initRaytraceResources (const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
1266 {
1267   if (myRaytraceInitStatus == OpenGl_RT_FAIL)
1268   {
1269     return Standard_False;
1270   }
1271
1272   Standard_Boolean aToRebuildShaders = Standard_False;
1273
1274   if (myRenderParams.RebuildRayTracingShaders) // requires complete re-initialization
1275   {
1276     myRaytraceInitStatus = OpenGl_RT_NONE;
1277     releaseRaytraceResources (theGlContext, Standard_True);
1278     myRenderParams.RebuildRayTracingShaders = Standard_False; // clear rebuilding flag
1279   }
1280
1281   if (myRaytraceInitStatus == OpenGl_RT_INIT)
1282   {
1283     if (!myIsRaytraceDataValid)
1284     {
1285       return Standard_True;
1286     }
1287
1288     const Standard_Integer aRequiredStackSize =
1289       myRaytraceGeometry.TopLevelTreeDepth() + myRaytraceGeometry.BotLevelTreeDepth();
1290
1291     if (myRaytraceParameters.StackSize < aRequiredStackSize)
1292     {
1293       myRaytraceParameters.StackSize = Max (aRequiredStackSize, THE_DEFAULT_STACK_SIZE);
1294
1295       aToRebuildShaders = Standard_True;
1296     }
1297     else
1298     {
1299       if (aRequiredStackSize < myRaytraceParameters.StackSize)
1300       {
1301         if (myRaytraceParameters.StackSize > THE_DEFAULT_STACK_SIZE)
1302         {
1303           myRaytraceParameters.StackSize = Max (aRequiredStackSize, THE_DEFAULT_STACK_SIZE);
1304           aToRebuildShaders = Standard_True;
1305         }
1306       }
1307     }
1308
1309     if (myRenderParams.RaytracingDepth != myRaytraceParameters.NbBounces)
1310     {
1311       myRaytraceParameters.NbBounces = myRenderParams.RaytracingDepth;
1312       aToRebuildShaders = Standard_True;
1313     }
1314
1315     if (myRaytraceGeometry.HasTextures() != myRaytraceParameters.UseBindlessTextures)
1316     {
1317       myRaytraceParameters.UseBindlessTextures = myRaytraceGeometry.HasTextures();
1318       aToRebuildShaders = Standard_True;
1319     }
1320
1321     if (myRenderParams.IsTransparentShadowEnabled != myRaytraceParameters.TransparentShadows)
1322     {
1323       myRaytraceParameters.TransparentShadows = myRenderParams.IsTransparentShadowEnabled;
1324       aToRebuildShaders = Standard_True;
1325     }
1326
1327     if (myRenderParams.IsGlobalIlluminationEnabled != myRaytraceParameters.GlobalIllumination)
1328     {
1329       myRaytraceParameters.GlobalIllumination = myRenderParams.IsGlobalIlluminationEnabled;
1330       aToRebuildShaders = Standard_True;
1331     }
1332
1333     if (myRenderParams.AdaptiveScreenSampling != myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling)
1334     {
1335       myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling = myRenderParams.AdaptiveScreenSampling;
1336       if (myRenderParams.AdaptiveScreenSampling) // adaptive sampling was requested
1337       {
1338         if (!theGlContext->HasRayTracingAdaptiveSampling())
1339         {
1340           // disable the feature if it is not supported
1341           myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling = myRenderParams.AdaptiveScreenSampling = Standard_False;
1342           theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION, GL_DEBUG_TYPE_PORTABILITY, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_LOW,
1343                                      "Adaptive sampling not supported (OpenGL 4.4 or GL_NV_shader_atomic_float is missing)");
1344         }
1345       }
1346
1347       aToRebuildShaders = Standard_True;
1348     }
1349
1350     if (aToRebuildShaders)
1351     {
1352       // Reject accumulated frames
1353       myAccumFrames = 0;
1354
1355       // Environment map should be updated
1356       myToUpdateEnvironmentMap = Standard_True;
1357
1358       const TCollection_AsciiString aPrefixString = generateShaderPrefix (theGlContext);
1359
1360 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1361       std::cout << "GLSL prefix string:" << std::endl << aPrefixString << std::endl;
1362 #endif
1363
1364       myRaytraceShaderSource.SetPrefix (aPrefixString);
1365       myPostFSAAShaderSource.SetPrefix (aPrefixString);
1366       myOutImageShaderSource.SetPrefix (aPrefixString);
1367
1368       if (!myRaytraceShader->LoadSource (theGlContext, myRaytraceShaderSource.Source())
1369        || !myPostFSAAShader->LoadSource (theGlContext, myPostFSAAShaderSource.Source())
1370        || !myOutImageShader->LoadSource (theGlContext, myOutImageShaderSource.Source()))
1371       {
1372         return safeFailBack ("Failed to load source into ray-tracing fragment shaders", theGlContext);
1373       }
1374
1375       if (!myRaytraceShader->Compile (theGlContext)
1376        || !myPostFSAAShader->Compile (theGlContext)
1377        || !myOutImageShader->Compile (theGlContext))
1378       {
1379         return safeFailBack ("Failed to compile ray-tracing fragment shaders", theGlContext);
1380       }
1381
1382       myRaytraceProgram->SetAttributeName (theGlContext, Graphic3d_TOA_POS, "occVertex");
1383       myPostFSAAProgram->SetAttributeName (theGlContext, Graphic3d_TOA_POS, "occVertex");
1384       myOutImageProgram->SetAttributeName (theGlContext, Graphic3d_TOA_POS, "occVertex");
1385
1386       if (!myRaytraceProgram->Link (theGlContext)
1387        || !myPostFSAAProgram->Link (theGlContext)
1388        || !myOutImageProgram->Link (theGlContext))
1389       {
1390         return safeFailBack ("Failed to initialize vertex attributes for ray-tracing program", theGlContext);
1391       }
1392     }
1393   }
1394
1395   if (myRaytraceInitStatus == OpenGl_RT_NONE)
1396   {
1397     myAccumFrames = 0; // reject accumulated frames
1398
1399     if (!theGlContext->IsGlGreaterEqual (3, 1))
1400     {
1401       return safeFailBack ("Ray-tracing requires OpenGL 3.1 and higher", theGlContext);
1402     }
1403     else if (!theGlContext->arbTboRGB32)
1404     {
1405       return safeFailBack ("Ray-tracing requires OpenGL 4.0+ or GL_ARB_texture_buffer_object_rgb32 extension", theGlContext);
1406     }
1407     else if (!theGlContext->arbFBOBlit)
1408     {
1409       return safeFailBack ("Ray-tracing requires EXT_framebuffer_blit extension", theGlContext);
1410     }
1411
1412     myRaytraceParameters.NbBounces = myRenderParams.RaytracingDepth;
1413
1414     const TCollection_AsciiString aFolder = Graphic3d_ShaderProgram::ShadersFolder();
1415
1416     if (aFolder.IsEmpty())
1417     {
1418       return safeFailBack ("Failed to locate shaders directory", theGlContext);
1419     }
1420
1421     if (myIsRaytraceDataValid)
1422     {
1423       myRaytraceParameters.StackSize = Max (THE_DEFAULT_STACK_SIZE,
1424         myRaytraceGeometry.TopLevelTreeDepth() + myRaytraceGeometry.BotLevelTreeDepth());
1425     }
1426
1427     const TCollection_AsciiString aPrefixString  = generateShaderPrefix (theGlContext);
1428
1429 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1430     std::cout << "GLSL prefix string:" << std::endl << aPrefixString << std::endl;
1431 #endif
1432
1433     ShaderSource aBasicVertShaderSrc;
1434     {
1435       TCollection_AsciiString aFiles[] = { aFolder + "/RaytraceBase.vs", "" };
1436       if (!aBasicVertShaderSrc.Load (aFiles))
1437       {
1438         return safeFailBack (aBasicVertShaderSrc.ErrorDescription(), theGlContext);
1439       }
1440     }
1441
1442     {
1443       TCollection_AsciiString aFiles[] = { aFolder + "/RaytraceBase.fs",
1444                                            aFolder + "/PathtraceBase.fs",
1445                                            aFolder + "/RaytraceRender.fs",
1446                                            "" };
1447       if (!myRaytraceShaderSource.Load (aFiles, aPrefixString))
1448       {
1449         return safeFailBack (myRaytraceShaderSource.ErrorDescription(), theGlContext);
1450       }
1451
1452       Handle(OpenGl_ShaderObject) aBasicVertShader = initShader (GL_VERTEX_SHADER, aBasicVertShaderSrc, theGlContext);
1453       if (aBasicVertShader.IsNull())
1454       {
1455         return safeFailBack ("Failed to initialize ray-trace vertex shader", theGlContext);
1456       }
1457
1458       myRaytraceShader = initShader (GL_FRAGMENT_SHADER, myRaytraceShaderSource, theGlContext);
1459       if (myRaytraceShader.IsNull())
1460       {
1461         aBasicVertShader->Release (theGlContext.operator->());
1462         return safeFailBack ("Failed to initialize ray-trace fragment shader", theGlContext);
1463       }
1464
1465       myRaytraceProgram = initProgram (theGlContext, aBasicVertShader, myRaytraceShader);
1466       if (myRaytraceProgram.IsNull())
1467       {
1468         return safeFailBack ("Failed to initialize ray-trace shader program", theGlContext);
1469       }
1470     }
1471
1472     {
1473       TCollection_AsciiString aFiles[] = { aFolder + "/RaytraceBase.fs",
1474                                            aFolder + "/RaytraceSmooth.fs",
1475                                            "" };
1476       if (!myPostFSAAShaderSource.Load (aFiles, aPrefixString))
1477       {
1478         return safeFailBack (myPostFSAAShaderSource.ErrorDescription(), theGlContext);
1479       }
1480
1481       Handle(OpenGl_ShaderObject) aBasicVertShader = initShader (GL_VERTEX_SHADER, aBasicVertShaderSrc, theGlContext);
1482       if (aBasicVertShader.IsNull())
1483       {
1484         return safeFailBack ("Failed to initialize FSAA vertex shader", theGlContext);
1485       }
1486
1487       myPostFSAAShader = initShader (GL_FRAGMENT_SHADER, myPostFSAAShaderSource, theGlContext);
1488       if (myPostFSAAShader.IsNull())
1489       {
1490         aBasicVertShader->Release (theGlContext.operator->());
1491         return safeFailBack ("Failed to initialize FSAA fragment shader", theGlContext);
1492       }
1493
1494       myPostFSAAProgram = initProgram (theGlContext, aBasicVertShader, myPostFSAAShader);
1495       if (myPostFSAAProgram.IsNull())
1496       {
1497         return safeFailBack ("Failed to initialize FSAA shader program", theGlContext);
1498       }
1499     }
1500
1501     {
1502       TCollection_AsciiString aFiles[] = { aFolder + "/Display.fs", "" };
1503       if (!myOutImageShaderSource.Load (aFiles, aPrefixString))
1504       {
1505         return safeFailBack (myOutImageShaderSource.ErrorDescription(), theGlContext);
1506       }
1507
1508       Handle(OpenGl_ShaderObject) aBasicVertShader = initShader (GL_VERTEX_SHADER, aBasicVertShaderSrc, theGlContext);
1509       if (aBasicVertShader.IsNull())
1510       {
1511         return safeFailBack ("Failed to set vertex shader source", theGlContext);
1512       }
1513
1514       myOutImageShader = initShader (GL_FRAGMENT_SHADER, myOutImageShaderSource, theGlContext);
1515       if (myOutImageShader.IsNull())
1516       {
1517         aBasicVertShader->Release (theGlContext.operator->());
1518         return safeFailBack ("Failed to set display fragment shader source", theGlContext);
1519       }
1520
1521       myOutImageProgram = initProgram (theGlContext, aBasicVertShader, myOutImageShader);
1522       if (myOutImageProgram.IsNull())
1523       {
1524         return safeFailBack ("Failed to initialize display shader program", theGlContext);
1525       }
1526     }
1527   }
1528
1529   if (myRaytraceInitStatus == OpenGl_RT_NONE || aToRebuildShaders)
1530   {
1531     for (Standard_Integer anIndex = 0; anIndex < 2; ++anIndex)
1532     {
1533       Handle(OpenGl_ShaderProgram)& aShaderProgram =
1534         (anIndex == 0) ? myRaytraceProgram : myPostFSAAProgram;
1535
1536       theGlContext->BindProgram (aShaderProgram);
1537
1538       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1539         "uSceneMinPointTexture", OpenGl_RT_SceneMinPointTexture);
1540       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1541         "uSceneMaxPointTexture", OpenGl_RT_SceneMaxPointTexture);
1542       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1543         "uSceneNodeInfoTexture", OpenGl_RT_SceneNodeInfoTexture);
1544       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1545         "uGeometryVertexTexture", OpenGl_RT_GeometryVertexTexture);
1546       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1547         "uGeometryNormalTexture", OpenGl_RT_GeometryNormalTexture);
1548       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1549         "uGeometryTexCrdTexture", OpenGl_RT_GeometryTexCrdTexture);
1550       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1551         "uGeometryTriangTexture", OpenGl_RT_GeometryTriangTexture);
1552       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext, 
1553         "uSceneTransformTexture", OpenGl_RT_SceneTransformTexture);
1554       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1555         "uEnvironmentMapTexture", OpenGl_RT_EnvironmentMapTexture);
1556       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1557         "uRaytraceMaterialTexture", OpenGl_RT_RaytraceMaterialTexture);
1558       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1559         "uRaytraceLightSrcTexture", OpenGl_RT_RaytraceLightSrcTexture);
1560
1561       if (anIndex == 1)
1562       {
1563         aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1564           "uFSAAInputTexture", OpenGl_RT_FsaaInputTexture);
1565       }
1566       else
1567       {
1568         aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1569           "uAccumTexture", OpenGl_RT_PrevAccumTexture);
1570       }
1571
1572       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_aPosition] =
1573         aShaderProgram->GetAttributeLocation (theGlContext, "occVertex");
1574
1575       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOriginLB] =
1576         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uOriginLB");
1577       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOriginRB] =
1578         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uOriginRB");
1579       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOriginLT] =
1580         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uOriginLT");
1581       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOriginRT] =
1582         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uOriginRT");
1583       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uDirectLB] =
1584         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uDirectLB");
1585       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uDirectRB] =
1586         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uDirectRB");
1587       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uDirectLT] =
1588         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uDirectLT");
1589       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uDirectRT] =
1590         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uDirectRT");
1591       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uViewPrMat] =
1592         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uViewMat");
1593       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uUnviewMat] =
1594         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uUnviewMat");
1595
1596       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSceneRad] =
1597         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uSceneRadius");
1598       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSceneEps] =
1599         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uSceneEpsilon");
1600       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uLightCount] =
1601         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uLightCount");
1602       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uLightAmbnt] =
1603         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uGlobalAmbient");
1604
1605       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOffsetX] =
1606         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uOffsetX");
1607       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOffsetY] =
1608         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uOffsetY");
1609       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSamples] =
1610         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uSamples");
1611
1612       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uTexSamplersArray] =
1613         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uTextureSamplers");
1614
1615       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uShadowsEnabled] =
1616         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uShadowsEnabled");
1617       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uReflectEnabled] =
1618         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uReflectEnabled");
1619       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSphereMapEnabled] =
1620         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uSphereMapEnabled");
1621       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSphereMapForBack] =
1622         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uSphereMapForBack");
1623       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uBlockedRngEnabled] =
1624         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uBlockedRngEnabled");
1625
1626       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uWinSizeX] =
1627         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uWinSizeX");
1628       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uWinSizeY] =
1629         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uWinSizeY");
1630
1631       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSampleWeight] =
1632         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uSampleWeight");
1633       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uFrameRndSeed] =
1634         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uFrameRndSeed");
1635
1636       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uRenderImage] =
1637         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uRenderImage");
1638       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOffsetImage] =
1639         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uOffsetImage");
1640
1641       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uBackColorTop] =
1642         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uBackColorTop");
1643       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uBackColorBot] =
1644         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uBackColorBot");
1645     }
1646
1647     theGlContext->BindProgram (myOutImageProgram);
1648
1649     myOutImageProgram->SetSampler (theGlContext,
1650       "uInputTexture", OpenGl_RT_PrevAccumTexture);
1651
1652     myOutImageProgram->SetSampler (theGlContext,
1653       "uDepthTexture", OpenGl_RT_RaytraceDepthTexture);
1654
1655     theGlContext->BindProgram (NULL);
1656   }
1657
1658   if (myRaytraceInitStatus != OpenGl_RT_NONE)
1659   {
1660     return myRaytraceInitStatus == OpenGl_RT_INIT;
1661   }
1662
1663   const GLfloat aVertices[] = { -1.f, -1.f,  0.f,
1664                                 -1.f,  1.f,  0.f,
1665                                  1.f,  1.f,  0.f,
1666                                  1.f,  1.f,  0.f,
1667                                  1.f, -1.f,  0.f,
1668                                 -1.f, -1.f,  0.f };
1669
1670   myRaytraceScreenQuad.Init (theGlContext, 3, 6, aVertices);
1671
1672   myRaytraceInitStatus = OpenGl_RT_INIT; // initialized in normal way
1673
1674   return Standard_True;
1675 }
1676
1677 // =======================================================================
1678 // function : nullifyResource
1679 // purpose  : Releases OpenGL resource
1680 // =======================================================================
1681 template <class T>
1682 inline void nullifyResource (const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext, Handle(T)& theResource)
1683 {
1684   if (!theResource.IsNull())
1685   {
1686     theResource->Release (theGlContext.operator->());
1687     theResource.Nullify();
1688   }
1689 }
1690
1691 // =======================================================================
1692 // function : releaseRaytraceResources
1693 // purpose  : Releases OpenGL/GLSL shader programs
1694 // =======================================================================
1695 void OpenGl_View::releaseRaytraceResources (const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext, const Standard_Boolean theToRebuild)
1696 {
1697   // release shader resources
1698   nullifyResource (theGlContext, myRaytraceShader);
1699   nullifyResource (theGlContext, myPostFSAAShader);
1700
1701   nullifyResource (theGlContext, myRaytraceProgram);
1702   nullifyResource (theGlContext, myPostFSAAProgram);
1703   nullifyResource (theGlContext, myOutImageProgram);
1704
1705   if (!theToRebuild) // complete release
1706   {
1707     myRaytraceFBO1[0]->Release (theGlContext.operator->());
1708     myRaytraceFBO1[1]->Release (theGlContext.operator->());
1709     myRaytraceFBO2[0]->Release (theGlContext.operator->());
1710     myRaytraceFBO2[1]->Release (theGlContext.operator->());
1711
1712     nullifyResource (theGlContext, myRaytraceOutputTexture[0]);
1713     nullifyResource (theGlContext, myRaytraceOutputTexture[1]);
1714
1715     nullifyResource (theGlContext, myRaytraceTileOffsetsTexture);
1716     nullifyResource (theGlContext, myRaytraceVisualErrorTexture);
1717
1718     nullifyResource (theGlContext, mySceneNodeInfoTexture);
1719     nullifyResource (theGlContext, mySceneMinPointTexture);
1720     nullifyResource (theGlContext, mySceneMaxPointTexture);
1721
1722     nullifyResource (theGlContext, myGeometryVertexTexture);
1723     nullifyResource (theGlContext, myGeometryNormalTexture);
1724     nullifyResource (theGlContext, myGeometryTexCrdTexture);
1725     nullifyResource (theGlContext, myGeometryTriangTexture);
1726     nullifyResource (theGlContext, mySceneTransformTexture);
1727
1728     nullifyResource (theGlContext, myRaytraceLightSrcTexture);
1729     nullifyResource (theGlContext, myRaytraceMaterialTexture);
1730
1731     myRaytraceGeometry.ReleaseResources (theGlContext);
1732
1733     if (myRaytraceScreenQuad.IsValid ())
1734     {
1735       myRaytraceScreenQuad.Release (theGlContext.operator->());
1736     }
1737   }
1738 }
1739
1740 // =======================================================================
1741 // function : updateRaytraceBuffers
1742 // purpose  : Updates auxiliary OpenGL frame buffers.
1743 // =======================================================================
1744 Standard_Boolean OpenGl_View::updateRaytraceBuffers (const Standard_Integer        theSizeX,
1745                                                      const Standard_Integer        theSizeY,
1746                                                      const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
1747 {
1748   // Auxiliary buffers are not used.
1749   if (!myRaytraceParameters.GlobalIllumination && !myRenderParams.IsAntialiasingEnabled)
1750   {
1751     myRaytraceFBO1[0]->Release (theGlContext.operator->());
1752     myRaytraceFBO2[0]->Release (theGlContext.operator->());
1753     myRaytraceFBO1[1]->Release (theGlContext.operator->());
1754     myRaytraceFBO2[1]->Release (theGlContext.operator->());
1755
1756     return Standard_True;
1757   }
1758
1759   myRaytraceFBO1[0]->InitLazy (theGlContext, theSizeX, theSizeY, GL_RGBA32F, myFboDepthFormat);
1760   myRaytraceFBO2[0]->InitLazy (theGlContext, theSizeX, theSizeY, GL_RGBA32F, myFboDepthFormat);
1761
1762   // Init second set of buffers for stereographic rendering.
1763   if (myCamera->ProjectionType() == Graphic3d_Camera::Projection_Stereo)
1764   {
1765     myRaytraceFBO1[1]->InitLazy (theGlContext, theSizeX, theSizeY, GL_RGBA32F, myFboDepthFormat);
1766     myRaytraceFBO2[1]->InitLazy (theGlContext, theSizeX, theSizeY, GL_RGBA32F, myFboDepthFormat);
1767   }
1768   else
1769   {
1770     myRaytraceFBO1[1]->Release (theGlContext.operator->());
1771     myRaytraceFBO2[1]->Release (theGlContext.operator->());
1772   }
1773
1774   myTileSampler.SetSize (theSizeX, theSizeY);
1775
1776   if (myRaytraceTileOffsetsTexture.IsNull())
1777   {
1778     myRaytraceOutputTexture[0] = new OpenGl_Texture();
1779     myRaytraceOutputTexture[1] = new OpenGl_Texture();
1780
1781     myRaytraceTileOffsetsTexture = new OpenGl_Texture();
1782     myRaytraceVisualErrorTexture = new OpenGl_Texture();
1783   }
1784
1785   if (myRaytraceOutputTexture[0]->SizeX() / 3 != theSizeX
1786    || myRaytraceOutputTexture[0]->SizeY() / 2 != theSizeY)
1787   {
1788     // Due to limitations of OpenGL image load-store extension
1789     // atomic operations are supported only for single-channel
1790     // images, so we define GL_R32F image. It is used as array
1791     // of 6D floating point vectors:
1792     // 0 - R color channel
1793     // 1 - G color channel
1794     // 2 - B color channel
1795     // 3 - hit time transformed into OpenGL NDC space
1796     // 4 - luminance accumulated for odd samples only
1797     myRaytraceOutputTexture[0]->InitRectangle (theGlContext,
1798       theSizeX * 3, theSizeY * 2, OpenGl_TextureFormat::Create<GLfloat, 1>());
1799
1800     myRaytraceVisualErrorTexture->Init (theGlContext,
1801       GL_R32I, GL_RED_INTEGER, GL_INT, myTileSampler.NbTilesX(), myTileSampler.NbTilesY(), Graphic3d_TOT_2D);
1802
1803     myRaytraceTileOffsetsTexture->Init (theGlContext,
1804       GL_RG32I, GL_RG_INTEGER, GL_INT, myTileSampler.NbTilesX(), myTileSampler.NbTilesY(), Graphic3d_TOT_2D);
1805   }
1806
1807   if (myCamera->ProjectionType() == Graphic3d_Camera::Projection_Stereo)
1808   {
1809     if (myRaytraceOutputTexture[1]->SizeX() / 3 != theSizeX
1810      || myRaytraceOutputTexture[1]->SizeY() / 2 != theSizeY)
1811     {
1812       myRaytraceOutputTexture[1]->InitRectangle (theGlContext,
1813         theSizeX * 3, theSizeY * 2, OpenGl_TextureFormat::Create<GLfloat, 1>());
1814     }
1815   }
1816   else
1817   {
1818     myRaytraceOutputTexture[1]->Release (theGlContext.operator->());
1819   }
1820
1821   return Standard_True;
1822 }
1823
1824 // =======================================================================
1825 // function : updateCamera
1826 // purpose  : Generates viewing rays for corners of screen quad
1827 // =======================================================================
1828 void OpenGl_View::updateCamera (const OpenGl_Mat4& theOrientation,
1829                                 const OpenGl_Mat4& theViewMapping,
1830                                 OpenGl_Vec3*       theOrigins,
1831                                 OpenGl_Vec3*       theDirects,
1832                                 OpenGl_Mat4&       theViewPr,
1833                                 OpenGl_Mat4&       theUnview)
1834 {
1835   // compute view-projection matrix
1836   theViewPr = theViewMapping * theOrientation;
1837
1838   // compute inverse view-projection matrix
1839   theViewPr.Inverted (theUnview);
1840
1841   Standard_Integer aOriginIndex = 0;
1842   Standard_Integer aDirectIndex = 0;
1843
1844   for (Standard_Integer aY = -1; aY <= 1; aY += 2)
1845   {
1846     for (Standard_Integer aX = -1; aX <= 1; aX += 2)
1847     {
1848       OpenGl_Vec4 aOrigin (GLfloat(aX),
1849                            GLfloat(aY),
1850                           -1.0f,
1851                            1.0f);
1852
1853       aOrigin = theUnview * aOrigin;
1854
1855       aOrigin.x() = aOrigin.x() / aOrigin.w();
1856       aOrigin.y() = aOrigin.y() / aOrigin.w();
1857       aOrigin.z() = aOrigin.z() / aOrigin.w();
1858
1859       OpenGl_Vec4 aDirect (GLfloat(aX),
1860                            GLfloat(aY),
1861                            1.0f,
1862                            1.0f);
1863
1864       aDirect = theUnview * aDirect;
1865
1866       aDirect.x() = aDirect.x() / aDirect.w();
1867       aDirect.y() = aDirect.y() / aDirect.w();
1868       aDirect.z() = aDirect.z() / aDirect.w();
1869
1870       aDirect = aDirect - aOrigin;
1871
1872       theOrigins[aOriginIndex++] = OpenGl_Vec3 (static_cast<GLfloat> (aOrigin.x()),
1873                                                 static_cast<GLfloat> (aOrigin.y()),
1874                                                 static_cast<GLfloat> (aOrigin.z()));
1875
1876       theDirects[aDirectIndex++] = OpenGl_Vec3 (static_cast<GLfloat> (aDirect.x()),
1877                                                 static_cast<GLfloat> (aDirect.y()),
1878                                                 static_cast<GLfloat> (aDirect.z()));
1879     }
1880   }
1881 }
1882
1883 // =======================================================================
1884 // function : uploadRaytraceData
1885 // purpose  : Uploads ray-trace data to the GPU
1886 // =======================================================================
1887 Standard_Boolean OpenGl_View::uploadRaytraceData (const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
1888 {
1889   if (!theGlContext->IsGlGreaterEqual (3, 1))
1890   {
1891 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1892     std::cout << "Error: OpenGL version is less than 3.1" << std::endl;
1893 #endif
1894     return Standard_False;
1895   }
1896
1897   myAccumFrames = 0; // accumulation should be restarted
1898
1899   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1900   // Prepare OpenGL textures
1901
1902   if (theGlContext->arbTexBindless != NULL)
1903   {
1904     // If OpenGL driver supports bindless textures we need
1905     // to get unique 64- bit handles for using on the GPU
1906     if (!myRaytraceGeometry.UpdateTextureHandles (theGlContext))
1907     {
1908 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1909       std::cout << "Error: Failed to get OpenGL texture handles" << std::endl;
1910 #endif
1911       return Standard_False;
1912     }
1913   }
1914
1915   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1916   // Create OpenGL BVH buffers
1917
1918   if (mySceneNodeInfoTexture.IsNull()) // create scene BVH buffers
1919   {
1920     mySceneNodeInfoTexture  = new OpenGl_TextureBufferArb;
1921     mySceneMinPointTexture  = new OpenGl_TextureBufferArb;
1922     mySceneMaxPointTexture  = new OpenGl_TextureBufferArb;
1923     mySceneTransformTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1924
1925     if (!mySceneNodeInfoTexture->Create  (theGlContext)
1926      || !mySceneMinPointTexture->Create  (theGlContext)
1927      || !mySceneMaxPointTexture->Create  (theGlContext)
1928      || !mySceneTransformTexture->Create (theGlContext))
1929     {
1930 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1931       std::cout << "Error: Failed to create scene BVH buffers" << std::endl;
1932 #endif
1933       return Standard_False;
1934     }
1935   }
1936
1937   if (myGeometryVertexTexture.IsNull()) // create geometry buffers
1938   {
1939     myGeometryVertexTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1940     myGeometryNormalTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1941     myGeometryTexCrdTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1942     myGeometryTriangTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1943
1944     if (!myGeometryVertexTexture->Create (theGlContext)
1945      || !myGeometryNormalTexture->Create (theGlContext)
1946      || !myGeometryTexCrdTexture->Create (theGlContext)
1947      || !myGeometryTriangTexture->Create (theGlContext))
1948     {
1949 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1950       std::cout << "Error: Failed to create buffers for triangulation data" << std::endl;
1951 #endif
1952       return Standard_False;
1953     }
1954   }
1955
1956   if (myRaytraceMaterialTexture.IsNull()) // create material buffer
1957   {
1958     myRaytraceMaterialTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1959
1960     if (!myRaytraceMaterialTexture->Create (theGlContext))
1961     {
1962 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1963       std::cout << "Error: Failed to create buffers for material data" << std::endl;
1964 #endif
1965       return Standard_False;
1966     }
1967   }
1968   
1969   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1970   // Write transform buffer
1971
1972   BVH_Mat4f* aNodeTransforms = new BVH_Mat4f[myRaytraceGeometry.Size()];
1973
1974   bool aResult = true;
1975
1976   for (Standard_Integer anElemIndex = 0; anElemIndex < myRaytraceGeometry.Size(); ++anElemIndex)
1977   {
1978     OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = dynamic_cast<OpenGl_TriangleSet*> (
1979       myRaytraceGeometry.Objects().ChangeValue (anElemIndex).operator->());
1980
1981     const BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>* aTransform = 
1982       dynamic_cast<const BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>* > (aTriangleSet->Properties().operator->());
1983
1984     Standard_ASSERT_RETURN (aTransform != NULL,
1985       "OpenGl_TriangleSet does not contain transform", Standard_False);
1986
1987     aNodeTransforms[anElemIndex] = aTransform->Inversed();
1988   }
1989
1990   aResult &= mySceneTransformTexture->Init (theGlContext, 4,
1991     myRaytraceGeometry.Size() * 4, reinterpret_cast<const GLfloat*> (aNodeTransforms));
1992
1993   delete [] aNodeTransforms;
1994
1995   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1996   // Write geometry and bottom-level BVH buffers
1997
1998   Standard_Size aTotalVerticesNb = 0;
1999   Standard_Size aTotalElementsNb = 0;
2000   Standard_Size aTotalBVHNodesNb = 0;
2001
2002   for (Standard_Integer anElemIndex = 0; anElemIndex < myRaytraceGeometry.Size(); ++anElemIndex)
2003   {
2004     OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = dynamic_cast<OpenGl_TriangleSet*> (
2005       myRaytraceGeometry.Objects().ChangeValue (anElemIndex).operator->());
2006
2007     Standard_ASSERT_RETURN (aTriangleSet != NULL,
2008       "Error: Failed to get triangulation of OpenGL element", Standard_False);
2009
2010     aTotalVerticesNb += aTriangleSet->Vertices.size();
2011     aTotalElementsNb += aTriangleSet->Elements.size();
2012
2013     Standard_ASSERT_RETURN (!aTriangleSet->QuadBVH().IsNull(),
2014       "Error: Failed to get bottom-level BVH of OpenGL element", Standard_False);
2015
2016     aTotalBVHNodesNb += aTriangleSet->QuadBVH()->NodeInfoBuffer().size();
2017   }
2018
2019   aTotalBVHNodesNb += myRaytraceGeometry.QuadBVH()->NodeInfoBuffer().size();
2020
2021   if (aTotalBVHNodesNb != 0)
2022   {
2023     aResult &= mySceneNodeInfoTexture->Init (
2024       theGlContext, 4, GLsizei (aTotalBVHNodesNb), static_cast<const GLuint*>  (NULL));
2025     aResult &= mySceneMinPointTexture->Init (
2026       theGlContext, 3, GLsizei (aTotalBVHNodesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
2027     aResult &= mySceneMaxPointTexture->Init (
2028       theGlContext, 3, GLsizei (aTotalBVHNodesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
2029   }
2030
2031   if (!aResult)
2032   {
2033 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2034     std::cout << "Error: Failed to upload buffers for bottom-level scene BVH" << std::endl;
2035 #endif
2036     return Standard_False;
2037   }
2038
2039   if (aTotalElementsNb != 0)
2040   {
2041     aResult &= myGeometryTriangTexture->Init (
2042       theGlContext, 4, GLsizei (aTotalElementsNb), static_cast<const GLuint*> (NULL));
2043   }
2044
2045   if (aTotalVerticesNb != 0)
2046   {
2047     aResult &= myGeometryVertexTexture->Init (
2048       theGlContext, 3, GLsizei (aTotalVerticesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
2049     aResult &= myGeometryNormalTexture->Init (
2050       theGlContext, 3, GLsizei (aTotalVerticesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
2051     aResult &= myGeometryTexCrdTexture->Init (
2052       theGlContext, 2, GLsizei (aTotalVerticesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
2053   }
2054
2055   if (!aResult)
2056   {
2057 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2058     std::cout << "Error: Failed to upload buffers for scene geometry" << std::endl;
2059 #endif
2060     return Standard_False;
2061   }
2062
2063   const QuadBvhHandle& aBVH = myRaytraceGeometry.QuadBVH();
2064
2065   if (aBVH->Length() > 0)
2066   {
2067     aResult &= mySceneNodeInfoTexture->SubData (theGlContext, 0, aBVH->Length(),
2068       reinterpret_cast<const GLuint*> (&aBVH->NodeInfoBuffer().front()));
2069     aResult &= mySceneMinPointTexture->SubData (theGlContext, 0, aBVH->Length(),
2070       reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aBVH->MinPointBuffer().front()));
2071     aResult &= mySceneMaxPointTexture->SubData (theGlContext, 0, aBVH->Length(),
2072       reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aBVH->MaxPointBuffer().front()));
2073   }
2074
2075   for (Standard_Integer aNodeIdx = 0; aNodeIdx < aBVH->Length(); ++aNodeIdx)
2076   {
2077     if (!aBVH->IsOuter (aNodeIdx))
2078       continue;
2079
2080     OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = myRaytraceGeometry.TriangleSet (aNodeIdx);
2081
2082     Standard_ASSERT_RETURN (aTriangleSet != NULL,
2083       "Error: Failed to get triangulation of OpenGL element", Standard_False);
2084
2085     Standard_Integer aBVHOffset = myRaytraceGeometry.AccelerationOffset (aNodeIdx);
2086
2087     Standard_ASSERT_RETURN (aBVHOffset != OpenGl_RaytraceGeometry::INVALID_OFFSET,
2088       "Error: Failed to get offset for bottom-level BVH", Standard_False);
2089
2090     const Standard_Integer aBvhBuffersSize = aTriangleSet->QuadBVH()->Length();
2091
2092     if (aBvhBuffersSize != 0)
2093     {
2094       aResult &= mySceneNodeInfoTexture->SubData (theGlContext, aBVHOffset, aBvhBuffersSize,
2095         reinterpret_cast<const GLuint*> (&aTriangleSet->QuadBVH()->NodeInfoBuffer().front()));
2096       aResult &= mySceneMinPointTexture->SubData (theGlContext, aBVHOffset, aBvhBuffersSize,
2097         reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->QuadBVH()->MinPointBuffer().front()));
2098       aResult &= mySceneMaxPointTexture->SubData (theGlContext, aBVHOffset, aBvhBuffersSize,
2099         reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->QuadBVH()->MaxPointBuffer().front()));
2100
2101       if (!aResult)
2102       {
2103 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2104         std::cout << "Error: Failed to upload buffers for bottom-level scene BVHs" << std::endl;
2105 #endif
2106         return Standard_False;
2107       }
2108     }
2109
2110     const Standard_Integer aVerticesOffset = myRaytraceGeometry.VerticesOffset (aNodeIdx);
2111
2112     Standard_ASSERT_RETURN (aVerticesOffset != OpenGl_RaytraceGeometry::INVALID_OFFSET,
2113       "Error: Failed to get offset for triangulation vertices of OpenGL element", Standard_False);
2114
2115     if (!aTriangleSet->Vertices.empty())
2116     {
2117       aResult &= myGeometryNormalTexture->SubData (theGlContext, aVerticesOffset,
2118         GLsizei (aTriangleSet->Normals.size()), reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->Normals.front()));
2119       aResult &= myGeometryTexCrdTexture->SubData (theGlContext, aVerticesOffset,
2120         GLsizei (aTriangleSet->TexCrds.size()), reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->TexCrds.front()));
2121       aResult &= myGeometryVertexTexture->SubData (theGlContext, aVerticesOffset,
2122         GLsizei (aTriangleSet->Vertices.size()), reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->Vertices.front()));
2123     }
2124
2125     const Standard_Integer anElementsOffset = myRaytraceGeometry.ElementsOffset (aNodeIdx);
2126
2127     Standard_ASSERT_RETURN (anElementsOffset != OpenGl_RaytraceGeometry::INVALID_OFFSET,
2128       "Error: Failed to get offset for triangulation elements of OpenGL element", Standard_False);
2129
2130     if (!aTriangleSet->Elements.empty())
2131     {
2132       aResult &= myGeometryTriangTexture->SubData (theGlContext, anElementsOffset, GLsizei (aTriangleSet->Elements.size()),
2133                                                    reinterpret_cast<const GLuint*> (&aTriangleSet->Elements.front()));
2134     }
2135
2136     if (!aResult)
2137     {
2138 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2139       std::cout << "Error: Failed to upload triangulation buffers for OpenGL element" << std::endl;
2140 #endif
2141       return Standard_False;
2142     }
2143   }
2144
2145   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
2146   // Write material buffer
2147
2148   if (myRaytraceGeometry.Materials.size() != 0)
2149   {
2150     aResult &= myRaytraceMaterialTexture->Init (theGlContext, 4,
2151       GLsizei (myRaytraceGeometry.Materials.size() * 18), myRaytraceGeometry.Materials.front().Packed());
2152
2153     if (!aResult)
2154     {
2155 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2156       std::cout << "Error: Failed to upload material buffer" << std::endl;
2157 #endif
2158       return Standard_False;
2159     }
2160   }
2161
2162   myIsRaytraceDataValid = myRaytraceGeometry.Objects().Size() != 0;
2163
2164 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2165
2166   Standard_ShortReal aMemTrgUsed = 0.f;
2167   Standard_ShortReal aMemBvhUsed = 0.f;
2168
2169   for (Standard_Integer anElemIdx = 0; anElemIdx < myRaytraceGeometry.Size(); ++anElemIdx)
2170   {
2171     OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = dynamic_cast<OpenGl_TriangleSet*> (myRaytraceGeometry.Objects()(anElemIdx).get());
2172
2173     aMemTrgUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2174       aTriangleSet->Vertices.size() * sizeof (BVH_Vec3f));
2175     aMemTrgUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2176       aTriangleSet->Normals.size() * sizeof (BVH_Vec3f));
2177     aMemTrgUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2178       aTriangleSet->TexCrds.size() * sizeof (BVH_Vec2f));
2179     aMemTrgUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2180       aTriangleSet->Elements.size() * sizeof (BVH_Vec4i));
2181
2182     aMemBvhUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2183       aTriangleSet->QuadBVH()->NodeInfoBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec4i));
2184     aMemBvhUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2185       aTriangleSet->QuadBVH()->MinPointBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec3f));
2186     aMemBvhUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2187       aTriangleSet->QuadBVH()->MaxPointBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec3f));
2188   }
2189
2190   aMemBvhUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2191     myRaytraceGeometry.QuadBVH()->NodeInfoBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec4i));
2192   aMemBvhUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2193     myRaytraceGeometry.QuadBVH()->MinPointBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec3f));
2194   aMemBvhUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2195     myRaytraceGeometry.QuadBVH()->MaxPointBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec3f));
2196
2197   std::cout << "GPU Memory Used (Mb):\n"
2198     << "\tFor mesh: " << aMemTrgUsed / 1048576 << "\n"
2199     << "\tFor BVHs: " << aMemBvhUsed / 1048576 << "\n";
2200
2201 #endif
2202
2203   return aResult;
2204 }
2205
2206 // =======================================================================
2207 // function : updateRaytraceLightSources
2208 // purpose  : Updates 3D scene light sources for ray-tracing
2209 // =======================================================================
2210 Standard_Boolean OpenGl_View::updateRaytraceLightSources (const OpenGl_Mat4& theInvModelView, const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2211 {
2212   myRaytraceGeometry.Sources.clear();
2213
2214   myRaytraceGeometry.Ambient = BVH_Vec4f (0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);
2215
2216   OpenGl_ListOfLight::Iterator aLightIter (myShadingModel == Graphic3d_TOSM_NONE ? myNoShadingLight : myLights);
2217   for (; aLightIter.More(); aLightIter.Next())
2218   {
2219     const OpenGl_Light& aLight = aLightIter.Value();
2220
2221     if (aLight.Type == Graphic3d_TOLS_AMBIENT)
2222     {
2223       myRaytraceGeometry.Ambient += BVH_Vec4f (aLight.Color.r() * aLight.Intensity,
2224                                                aLight.Color.g() * aLight.Intensity,
2225                                                aLight.Color.b() * aLight.Intensity,
2226                                                0.0f);
2227       continue;
2228     }
2229
2230     BVH_Vec4f aDiffuse  (aLight.Color.r() * aLight.Intensity,
2231                          aLight.Color.g() * aLight.Intensity,
2232                          aLight.Color.b() * aLight.Intensity,
2233                          1.0f);
2234
2235     BVH_Vec4f aPosition (-aLight.Direction.x(),
2236                          -aLight.Direction.y(),
2237                          -aLight.Direction.z(),
2238                          0.0f);
2239
2240     if (aLight.Type != Graphic3d_TOLS_DIRECTIONAL)
2241     {
2242       aPosition = BVH_Vec4f (aLight.Position.x(),
2243                              aLight.Position.y(),
2244                              aLight.Position.z(),
2245                              1.0f);
2246
2247       // store smoothing radius in w-component
2248       aDiffuse.w() = Max (aLight.Smoothness, 0.f);
2249     }
2250     else
2251     {
2252       // store cosine of smoothing angle in w-component
2253       aDiffuse.w() = cosf (Min (Max (aLight.Smoothness, 0.f), static_cast<Standard_ShortReal> (M_PI / 2.0)));
2254     }
2255
2256     if (aLight.IsHeadlight)
2257     {
2258       aPosition = theInvModelView * aPosition;
2259     }
2260
2261     myRaytraceGeometry.Sources.push_back (OpenGl_RaytraceLight (aDiffuse, aPosition));
2262   }
2263
2264   if (myRaytraceLightSrcTexture.IsNull())  // create light source buffer
2265   {
2266     myRaytraceLightSrcTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
2267
2268     if (!myRaytraceLightSrcTexture->Create (theGlContext))
2269     {
2270 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2271       std::cout << "Error: Failed to create light source buffer" << std::endl;
2272 #endif
2273       return Standard_False;
2274     }
2275   }
2276
2277   if (myRaytraceGeometry.Sources.size() != 0)
2278   {
2279     const GLfloat* aDataPtr = myRaytraceGeometry.Sources.front().Packed();
2280     if (!myRaytraceLightSrcTexture->Init (theGlContext, 4, GLsizei (myRaytraceGeometry.Sources.size() * 2), aDataPtr))
2281     {
2282 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2283       std::cout << "Error: Failed to upload light source buffer" << std::endl;
2284 #endif
2285       return Standard_False;
2286     }
2287   }
2288
2289   return Standard_True;
2290 }
2291
2292 // =======================================================================
2293 // function : updateRaytraceEnvironmentMap
2294 // purpose  : Updates environment map for ray-tracing
2295 // =======================================================================
2296 Standard_Boolean OpenGl_View::updateRaytraceEnvironmentMap (const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2297 {
2298   Standard_Boolean aResult = Standard_True;
2299
2300   if (!myToUpdateEnvironmentMap)
2301   {
2302     return aResult;
2303   }
2304
2305   Handle(OpenGl_ShaderProgram) aPrograms[] = { myRaytraceProgram,
2306                                                myPostFSAAProgram };
2307
2308   for (Standard_Integer anIdx = 0; anIdx < 2; ++anIdx)
2309   {
2310     if (!aPrograms[anIdx].IsNull())
2311     {
2312       aResult &= theGlContext->BindProgram (aPrograms[anIdx]);
2313
2314       if (!myTextureEnv.IsNull())
2315       {
2316         myTextureEnv->Bind (theGlContext,
2317           GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_EnvironmentMapTexture);
2318
2319         aResult &= aPrograms[anIdx]->SetUniform (theGlContext,
2320           myUniformLocations[anIdx][OpenGl_RT_uSphereMapEnabled], 1);
2321       }
2322       else
2323       {
2324         aResult &= aPrograms[anIdx]->SetUniform (theGlContext,
2325           myUniformLocations[anIdx][OpenGl_RT_uSphereMapEnabled], 0);
2326       }
2327     }
2328   }
2329
2330   myToUpdateEnvironmentMap = Standard_False;
2331
2332   theGlContext->BindProgram (NULL);
2333
2334   return aResult;
2335 }
2336
2337 // =======================================================================
2338 // function : setUniformState
2339 // purpose  : Sets uniform state for the given ray-tracing shader program
2340 // =======================================================================
2341 Standard_Boolean OpenGl_View::setUniformState (const Standard_Integer        theProgramId,
2342                                                const Standard_Integer        theWinSizeX,
2343                                                const Standard_Integer        theWinSizeY,
2344                                                const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2345 {
2346   // Get projection state
2347   OpenGl_MatrixState<Standard_ShortReal>& aCntxProjectionState = theGlContext->ProjectionState;
2348
2349   OpenGl_Mat4 aViewPrjMat;
2350   OpenGl_Mat4 anUnviewMat;
2351   OpenGl_Vec3 aOrigins[4];
2352   OpenGl_Vec3 aDirects[4];
2353
2354   updateCamera (myCamera->OrientationMatrixF(),
2355                 aCntxProjectionState.Current(),
2356                 aOrigins,
2357                 aDirects,
2358                 aViewPrjMat,
2359                 anUnviewMat);
2360
2361   Handle(OpenGl_ShaderProgram)& theProgram = theProgramId == 0
2362                                            ? myRaytraceProgram
2363                                            : myPostFSAAProgram;
2364
2365   if (theProgram.IsNull())
2366   {
2367     return Standard_False;
2368   }
2369
2370   // Set camera state
2371   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2372     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uOriginLB], aOrigins[0]);
2373   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2374     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uOriginRB], aOrigins[1]);
2375   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2376     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uOriginLT], aOrigins[2]);
2377   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2378     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uOriginRT], aOrigins[3]);
2379   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2380     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uDirectLB], aDirects[0]);
2381   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2382     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uDirectRB], aDirects[1]);
2383   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2384     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uDirectLT], aDirects[2]);
2385   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2386     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uDirectRT], aDirects[3]);
2387   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2388     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uViewPrMat], aViewPrjMat);
2389   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2390     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uUnviewMat], anUnviewMat);
2391
2392   // Set ray-tracing intersection parameters
2393   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2394     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uSceneRad], myRaytraceSceneRadius);
2395   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2396     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uSceneEps], myRaytraceSceneEpsilon);
2397
2398   const Standard_Integer aLightSourceBufferSize =
2399     static_cast<Standard_Integer> (myRaytraceGeometry.Sources.size());
2400
2401   // Set ray-tracing light source parameters
2402   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2403     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uLightCount], aLightSourceBufferSize);
2404   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2405     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uLightAmbnt], myRaytraceGeometry.Ambient);
2406
2407   // Enable/disable run time rendering effects
2408   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2409     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uShadowsEnabled], myRenderParams.IsShadowEnabled ?  1 : 0);
2410   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2411     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uReflectEnabled], myRenderParams.IsReflectionEnabled ?  1 : 0);
2412
2413   // Set screen dimensions
2414   myRaytraceProgram->SetUniform (theGlContext,
2415     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uWinSizeX], theWinSizeX);
2416   myRaytraceProgram->SetUniform (theGlContext,
2417     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uWinSizeY], theWinSizeY);
2418
2419   if (myRenderParams.IsGlobalIlluminationEnabled) // if Monte-Carlo sampling enabled
2420   {
2421     theProgram->SetUniform (theGlContext,
2422       myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uBlockedRngEnabled], myRenderParams.CoherentPathTracingMode ?  1 : 0);
2423   }
2424
2425   // Set array of 64-bit texture handles
2426   if (theGlContext->arbTexBindless != NULL && myRaytraceGeometry.HasTextures())
2427   {
2428     const std::vector<GLuint64>& aTextures = myRaytraceGeometry.TextureHandles();
2429
2430     theProgram->SetUniform (theGlContext, myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uTexSamplersArray],
2431       static_cast<GLsizei> (aTextures.size()), reinterpret_cast<const OpenGl_Vec2u*> (&aTextures.front()));
2432   }
2433
2434   // Set background colors (only gradient background supported)
2435   if (myBgGradientArray != NULL && myBgGradientArray->IsDefined())
2436   {
2437     theProgram->SetUniform (theGlContext,
2438       myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uBackColorTop], myBgGradientArray->GradientColor (0));
2439     theProgram->SetUniform (theGlContext,
2440       myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uBackColorBot], myBgGradientArray->GradientColor (1));
2441   }
2442   else
2443   {
2444     const OpenGl_Vec4& aBackColor = myBgColor;
2445
2446     theProgram->SetUniform (theGlContext,
2447       myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uBackColorTop], aBackColor);
2448     theProgram->SetUniform (theGlContext,
2449       myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uBackColorBot], aBackColor);
2450   }
2451
2452   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2453     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uSphereMapForBack], myRenderParams.UseEnvironmentMapBackground ?  1 : 0);
2454
2455   return Standard_True;
2456 }
2457
2458 // =======================================================================
2459 // function : bindRaytraceTextures
2460 // purpose  : Binds ray-trace textures to corresponding texture units
2461 // =======================================================================
2462 void OpenGl_View::bindRaytraceTextures (const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2463 {
2464   if (myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling)
2465   {
2466   #if !defined(GL_ES_VERSION_2_0)
2467     theGlContext->core42->glBindImageTexture (OpenGl_RT_OutputImageLft,
2468       myRaytraceOutputTexture[0]->TextureId(), 0, GL_TRUE, 0, GL_READ_WRITE, GL_R32F);
2469     theGlContext->core42->glBindImageTexture (OpenGl_RT_OutputImageRgh,
2470       myRaytraceOutputTexture[1]->TextureId(), 0, GL_TRUE, 0, GL_READ_WRITE, GL_R32F);
2471
2472     theGlContext->core42->glBindImageTexture (OpenGl_RT_VisualErrorImage,
2473       myRaytraceVisualErrorTexture->TextureId(), 0, GL_TRUE, 0, GL_READ_WRITE, GL_R32I);
2474     theGlContext->core42->glBindImageTexture (OpenGl_RT_TileOffsetsImage,
2475       myRaytraceTileOffsetsTexture->TextureId(), 0, GL_TRUE, 0, GL_READ_ONLY, GL_RG32I);
2476   #endif
2477   }
2478
2479   mySceneMinPointTexture->BindTexture    (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMinPointTexture);
2480   mySceneMaxPointTexture->BindTexture    (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMaxPointTexture);
2481   mySceneNodeInfoTexture->BindTexture    (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneNodeInfoTexture);
2482   myGeometryVertexTexture->BindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryVertexTexture);
2483   myGeometryNormalTexture->BindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryNormalTexture);
2484   myGeometryTexCrdTexture->BindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryTexCrdTexture);
2485   myGeometryTriangTexture->BindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryTriangTexture);
2486   mySceneTransformTexture->BindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneTransformTexture);
2487   myRaytraceMaterialTexture->BindTexture (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceMaterialTexture);
2488   myRaytraceLightSrcTexture->BindTexture (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceLightSrcTexture);
2489 }
2490
2491 // =======================================================================
2492 // function : unbindRaytraceTextures
2493 // purpose  : Unbinds ray-trace textures from corresponding texture units
2494 // =======================================================================
2495 void OpenGl_View::unbindRaytraceTextures (const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2496 {
2497   mySceneMinPointTexture->UnbindTexture    (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMinPointTexture);
2498   mySceneMaxPointTexture->UnbindTexture    (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMaxPointTexture);
2499   mySceneNodeInfoTexture->UnbindTexture    (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneNodeInfoTexture);
2500   myGeometryVertexTexture->UnbindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryVertexTexture);
2501   myGeometryNormalTexture->UnbindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryNormalTexture);
2502   myGeometryTexCrdTexture->UnbindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryTexCrdTexture);
2503   myGeometryTriangTexture->UnbindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryTriangTexture);
2504   mySceneTransformTexture->UnbindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneTransformTexture);
2505   myRaytraceMaterialTexture->UnbindTexture (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceMaterialTexture);
2506   myRaytraceLightSrcTexture->UnbindTexture (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceLightSrcTexture);
2507
2508   theGlContext->core15fwd->glActiveTexture (GL_TEXTURE0);
2509 }
2510
2511 // =======================================================================
2512 // function : runRaytraceShaders
2513 // purpose  : Runs ray-tracing shader programs
2514 // =======================================================================
2515 Standard_Boolean OpenGl_View::runRaytraceShaders (const Standard_Integer        theSizeX,
2516                                                   const Standard_Integer        theSizeY,
2517                                                   Graphic3d_Camera::Projection  theProjection,
2518                                                   OpenGl_FrameBuffer*           theReadDrawFbo,
2519                                                   const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2520 {
2521   Standard_Boolean aResult = theGlContext->BindProgram (myRaytraceProgram);
2522
2523   aResult &= setUniformState (0,
2524                               theSizeX,
2525                               theSizeY,
2526                               theGlContext);
2527
2528   if (myRaytraceParameters.GlobalIllumination) // path tracing
2529   {
2530     aResult &= runPathtrace (theProjection, theReadDrawFbo, theGlContext);
2531   }
2532   else // Whitted-style ray-tracing
2533   {
2534     aResult &= runRaytrace (theSizeX, theSizeY, theProjection, theReadDrawFbo, theGlContext);
2535   }
2536
2537   return aResult;
2538 }
2539
2540 // =======================================================================
2541 // function : runRaytrace
2542 // purpose  : Runs Whitted-style ray-tracing
2543 // =======================================================================
2544 Standard_Boolean OpenGl_View::runRaytrace (const Standard_Integer        theSizeX,
2545                                            const Standard_Integer        theSizeY,
2546                                            Graphic3d_Camera::Projection  theProjection,
2547                                            OpenGl_FrameBuffer*           theReadDrawFbo,
2548                                            const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2549 {
2550   Standard_Boolean aResult = Standard_True;
2551
2552   bindRaytraceTextures (theGlContext);
2553
2554   Handle(OpenGl_FrameBuffer) aRenderImageFramebuffer;
2555   Handle(OpenGl_FrameBuffer) aDepthSourceFramebuffer;
2556
2557   // Choose proper set of frame buffers for stereo rendering
2558   const Standard_Integer aFBOIdx (theProjection == Graphic3d_Camera::Projection_MonoRightEye);
2559
2560   if (myRenderParams.IsAntialiasingEnabled) // if second FSAA pass is used
2561   {
2562     myRaytraceFBO1[aFBOIdx]->BindBuffer (theGlContext);
2563
2564     glClear (GL_DEPTH_BUFFER_BIT); // render the image with depth
2565   }
2566
2567   theGlContext->core20fwd->glDrawArrays (GL_TRIANGLES, 0, 6);
2568
2569   if (myRenderParams.IsAntialiasingEnabled)
2570   {
2571     glDisable (GL_DEPTH_TEST); // improve jagged edges without depth buffer
2572
2573     // bind ray-tracing output image as input
2574     myRaytraceFBO1[aFBOIdx]->ColorTexture()->Bind (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_FsaaInputTexture);
2575
2576     aResult &= theGlContext->BindProgram (myPostFSAAProgram);
2577
2578     aResult &= setUniformState (1 /* FSAA ID */,
2579                                 theSizeX,
2580                                 theSizeY,
2581                                 theGlContext);
2582
2583     // Perform multi-pass adaptive FSAA using ping-pong technique.
2584     // We use 'FLIPTRI' sampling pattern changing for every pixel
2585     // (3 additional samples per pixel, the 1st sample is already
2586     // available from initial ray-traced image).
2587     for (Standard_Integer anIt = 1; anIt < 4; ++anIt)
2588     {
2589       GLfloat aOffsetX = 1.f / theSizeX;
2590       GLfloat aOffsetY = 1.f / theSizeY;
2591
2592       if (anIt == 1)
2593       {
2594         aOffsetX *= -0.55f;
2595         aOffsetY *=  0.55f;
2596       }
2597       else if (anIt == 2)
2598       {
2599         aOffsetX *=  0.00f;
2600         aOffsetY *= -0.55f;
2601       }
2602       else if (anIt == 3)
2603       {
2604         aOffsetX *= 0.55f;
2605         aOffsetY *= 0.00f;
2606       }
2607
2608       aResult &= myPostFSAAProgram->SetUniform (theGlContext,
2609         myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uSamples], anIt + 1);
2610       aResult &= myPostFSAAProgram->SetUniform (theGlContext,
2611         myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uOffsetX], aOffsetX);
2612       aResult &= myPostFSAAProgram->SetUniform (theGlContext,
2613         myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uOffsetY], aOffsetY);
2614
2615       Handle(OpenGl_FrameBuffer)& aFramebuffer = anIt % 2
2616                                                ? myRaytraceFBO2[aFBOIdx]
2617                                                : myRaytraceFBO1[aFBOIdx];
2618
2619       aFramebuffer->BindBuffer (theGlContext);
2620
2621       // perform adaptive FSAA pass
2622       theGlContext->core20fwd->glDrawArrays (GL_TRIANGLES, 0, 6);
2623
2624       aFramebuffer->ColorTexture()->Bind (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_FsaaInputTexture);
2625     }
2626
2627     aRenderImageFramebuffer = myRaytraceFBO2[aFBOIdx];
2628     aDepthSourceFramebuffer = myRaytraceFBO1[aFBOIdx];
2629
2630     glEnable (GL_DEPTH_TEST);
2631
2632     // Display filtered image
2633     theGlContext->BindProgram (myOutImageProgram);
2634
2635     if (theReadDrawFbo != NULL)
2636     {
2637       theReadDrawFbo->BindBuffer (theGlContext);
2638     }
2639     else
2640     {
2641       aRenderImageFramebuffer->UnbindBuffer (theGlContext);
2642     }
2643
2644     aRenderImageFramebuffer->ColorTexture()->Bind (
2645       theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_PrevAccumTexture);
2646
2647     aDepthSourceFramebuffer->DepthStencilTexture()->Bind (
2648       theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceDepthTexture);
2649
2650     // copy the output image with depth values
2651     theGlContext->core20fwd->glDrawArrays (GL_TRIANGLES, 0, 6);
2652
2653     aDepthSourceFramebuffer->DepthStencilTexture()->Unbind (
2654       theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceDepthTexture);
2655
2656     aRenderImageFramebuffer->ColorTexture()->Unbind (
2657       theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_PrevAccumTexture);
2658   }
2659
2660   unbindRaytraceTextures (theGlContext);
2661
2662   theGlContext->BindProgram (NULL);
2663
2664   return aResult;
2665 }
2666
2667 // =======================================================================
2668 // function : runPathtrace
2669 // purpose  : Runs path tracing shader
2670 // =======================================================================
2671 Standard_Boolean OpenGl_View::runPathtrace (const Graphic3d_Camera::Projection  theProjection,
2672                                             OpenGl_FrameBuffer*                 theReadDrawFbo,
2673                                             const Handle(OpenGl_Context)&       theGlContext)
2674 {
2675   Standard_Boolean aResult = Standard_True;
2676
2677   if (myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling)
2678   {
2679     if (myAccumFrames == 0)
2680     {
2681       myTileSampler.Reset(); // reset tile sampler to its initial state
2682     }
2683
2684     // We upload tile offset texture each 4 frames in order
2685     // to minimize overhead of additional memory bandwidth.
2686     // Adaptive sampling is starting after first 10 frames.
2687     if (myAccumFrames % 4 == 0)
2688     {
2689       myTileSampler.Upload (theGlContext, myRaytraceTileOffsetsTexture, myAccumFrames > 10);
2690     }
2691   }
2692
2693   bindRaytraceTextures (theGlContext);
2694
2695   Handle(OpenGl_FrameBuffer) aRenderImageFramebuffer;
2696   Handle(OpenGl_FrameBuffer) aDepthSourceFramebuffer;
2697   Handle(OpenGl_FrameBuffer) anAccumImageFramebuffer;
2698
2699   // Choose proper set of frame buffers for stereo rendering
2700   const Standard_Integer aFBOIdx (theProjection == Graphic3d_Camera::Projection_MonoRightEye);
2701
2702   const Standard_Integer anImageId = (aFBOIdx != 0)
2703                                    ? OpenGl_RT_OutputImageRgh
2704                                    : OpenGl_RT_OutputImageLft;
2705
2706   aRenderImageFramebuffer = myAccumFrames % 2 ? myRaytraceFBO1[aFBOIdx] : myRaytraceFBO2[aFBOIdx];
2707   anAccumImageFramebuffer = myAccumFrames % 2 ? myRaytraceFBO2[aFBOIdx] : myRaytraceFBO1[aFBOIdx];
2708
2709   aDepthSourceFramebuffer = aRenderImageFramebuffer;
2710
2711   anAccumImageFramebuffer->ColorTexture()->Bind (
2712     theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_PrevAccumTexture);
2713
2714   aRenderImageFramebuffer->BindBuffer (theGlContext);
2715
2716   if (myAccumFrames == 0)
2717   {
2718     myRNG.SetSeed(); // start RNG from beginning
2719   }
2720
2721   // Clear adaptive screen sampling images
2722   if (myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling)
2723   {
2724   #if !defined(GL_ES_VERSION_2_0)
2725     if (myAccumFrames == 0)
2726     {
2727       theGlContext->core44->glClearTexImage (myRaytraceOutputTexture[aFBOIdx]->TextureId(), 0, GL_RED, GL_FLOAT, NULL);
2728     }
2729
2730     theGlContext->core44->glClearTexImage (myRaytraceVisualErrorTexture->TextureId(), 0, GL_RED_INTEGER, GL_INT, NULL);
2731   #endif
2732   }
2733
2734   // Set frame accumulation weight
2735   myRaytraceProgram->SetUniform (theGlContext,
2736     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uSampleWeight], 1.f / (myAccumFrames + 1));
2737
2738   // Set random number generator seed
2739   myRaytraceProgram->SetUniform (theGlContext,
2740     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uFrameRndSeed], static_cast<Standard_Integer> (myRNG.NextInt() >> 2));
2741
2742   // Set image uniforms for render program
2743   myRaytraceProgram->SetUniform (theGlContext,
2744     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uRenderImage], anImageId);
2745   myRaytraceProgram->SetUniform (theGlContext,
2746     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uOffsetImage], OpenGl_RT_TileOffsetsImage);
2747
2748   glDisable (GL_DEPTH_TEST);
2749
2750   // Generate for the given RNG seed
2751   theGlContext->core20fwd->glDrawArrays (GL_TRIANGLES, 0, 6);
2752
2753   // Output accumulated path traced image
2754   theGlContext->BindProgram (myOutImageProgram);
2755
2756   if (myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling)
2757   {
2758     // Set uniforms for display program
2759     myOutImageProgram->SetUniform (theGlContext, "uRenderImage",   anImageId);
2760     myOutImageProgram->SetUniform (theGlContext, "uAccumFrames",   myAccumFrames);
2761     myOutImageProgram->SetUniform (theGlContext, "uVarianceImage", OpenGl_RT_VisualErrorImage);
2762     myOutImageProgram->SetUniform (theGlContext, "uDebugAdaptive", myRenderParams.ShowSamplingTiles ?  1 : 0);
2763   }
2764
2765   if (theReadDrawFbo != NULL)
2766   {
2767     theReadDrawFbo->BindBuffer (theGlContext);
2768   }
2769   else
2770   {
2771     aRenderImageFramebuffer->UnbindBuffer (theGlContext);
2772   }
2773
2774   aRenderImageFramebuffer->ColorTexture()->Bind (
2775     theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_PrevAccumTexture);
2776
2777   glEnable (GL_DEPTH_TEST);
2778
2779   // Copy accumulated image with correct depth values
2780   theGlContext->core20fwd->glDrawArrays (GL_TRIANGLES, 0, 6);
2781
2782   aRenderImageFramebuffer->ColorTexture()->Unbind (
2783     theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_PrevAccumTexture);
2784
2785   if (myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling)
2786   {
2787     myRaytraceVisualErrorTexture->Bind (theGlContext);
2788
2789     // Download visual error map from the GPU and build
2790     // adjusted tile offsets for optimal image sampling
2791     myTileSampler.GrabVarianceMap (theGlContext);
2792   }
2793
2794   unbindRaytraceTextures (theGlContext);
2795
2796   theGlContext->BindProgram (NULL);
2797
2798   return aResult;
2799 }
2800
2801 // =======================================================================
2802 // function : raytrace
2803 // purpose  : Redraws the window using OpenGL/GLSL ray-tracing
2804 // =======================================================================
2805 Standard_Boolean OpenGl_View::raytrace (const Standard_Integer        theSizeX,
2806                                         const Standard_Integer        theSizeY,
2807                                         Graphic3d_Camera::Projection  theProjection,
2808                                         OpenGl_FrameBuffer*           theReadDrawFbo,
2809                                         const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2810 {
2811   if (!initRaytraceResources (theGlContext))
2812   {
2813     return Standard_False;
2814   }
2815
2816   if (!updateRaytraceBuffers (theSizeX, theSizeY, theGlContext))
2817   {
2818     return Standard_False;
2819   }
2820
2821   if (!updateRaytraceEnvironmentMap (theGlContext))
2822   {
2823     return Standard_False;
2824   }
2825
2826   OpenGl_Mat4 aLightSourceMatrix;
2827
2828   // Get inversed model-view matrix for transforming lights
2829   myCamera->OrientationMatrixF().Inverted (aLightSourceMatrix);
2830
2831   if (!updateRaytraceLightSources (aLightSourceMatrix, theGlContext))
2832   {
2833     return Standard_False;
2834   }
2835
2836   // Generate image using Whitted-style ray-tracing or path tracing
2837   if (myIsRaytraceDataValid)
2838   {
2839     myRaytraceScreenQuad.BindVertexAttrib (theGlContext, Graphic3d_TOA_POS);
2840
2841     if (!myRaytraceGeometry.AcquireTextures (theGlContext))
2842     {
2843       theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION, GL_DEBUG_TYPE_ERROR,
2844         0, GL_DEBUG_SEVERITY_MEDIUM, "Error: Failed to acquire OpenGL image textures");
2845     }
2846
2847     glDisable (GL_BLEND);
2848
2849     const Standard_Boolean aResult = runRaytraceShaders (theSizeX,
2850                                                          theSizeY,
2851                                                          theProjection,
2852                                                          theReadDrawFbo,
2853                                                          theGlContext);
2854
2855     if (!aResult)
2856     {
2857       theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION, GL_DEBUG_TYPE_ERROR,
2858         0, GL_DEBUG_SEVERITY_MEDIUM, "Error: Failed to execute ray-tracing shaders");
2859     }
2860
2861     if (!myRaytraceGeometry.ReleaseTextures (theGlContext))
2862     {
2863       theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION, GL_DEBUG_TYPE_ERROR,
2864         0, GL_DEBUG_SEVERITY_MEDIUM, "Error: Failed to release OpenGL image textures");
2865     }
2866
2867     myRaytraceScreenQuad.UnbindVertexAttrib (theGlContext, Graphic3d_TOA_POS);
2868   }
2869
2870   return Standard_True;
2871 }