0028126: Visualization, Path tracing - Provide ability to use two-sided scattering...
[occt.git] / src / OpenGl / OpenGl_View_Raytrace.cxx
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14 // commercial license or contractual agreement.
15
16 #include <OpenGl_View.hxx>
17
18 #include <Graphic3d_TextureParams.hxx>
19 #include <OpenGl_PrimitiveArray.hxx>
20 #include <OpenGl_VertexBuffer.hxx>
21 #include <OpenGl_GlCore44.hxx>
22 #include <OSD_Protection.hxx>
23 #include <OSD_File.hxx>
24
25 #include "../Shaders/Shaders_RaytraceBase_vs.pxx"
26 #include "../Shaders/Shaders_RaytraceBase_fs.pxx"
27 #include "../Shaders/Shaders_PathtraceBase_fs.pxx"
28 #include "../Shaders/Shaders_RaytraceRender_fs.pxx"
29 #include "../Shaders/Shaders_RaytraceSmooth_fs.pxx"
30 #include "../Shaders/Shaders_Display_fs.pxx"
31
32 using namespace OpenGl_Raytrace;
33
34 //! Use this macro to output ray-tracing debug info
35 // #define RAY_TRACE_PRINT_INFO
36
37 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
38   #include <OSD_Timer.hxx>
39 #endif
40
41 namespace
42 {
43   static const OpenGl_Vec4 THE_WHITE_COLOR (1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f);
44   static const OpenGl_Vec4 THE_BLACK_COLOR (0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
45
46   //! Operator returning TRUE for positional light sources.
47   struct IsLightPositional
48   {
49     bool operator() (const OpenGl_Light& theLight)
50     {
51       return theLight.Type != Graphic3d_TOLS_DIRECTIONAL;
52     }
53   };
54
55   //! Operator returning TRUE for any non-ambient light sources.
56   struct IsNotAmbient
57   {
58     bool operator() (const OpenGl_Light& theLight)
59     {
60       return theLight.Type != Graphic3d_TOLS_AMBIENT;
61     }
62   };
63 }
64
65 // =======================================================================
66 // function : updateRaytraceGeometry
67 // purpose  : Updates 3D scene geometry for ray-tracing
68 // =======================================================================
69 Standard_Boolean OpenGl_View::updateRaytraceGeometry (const RaytraceUpdateMode      theMode,
70                                                       const Standard_Integer        theViewId,
71                                                       const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
72 {
73   // In 'check' mode (OpenGl_GUM_CHECK) the scene geometry is analyzed for
74   // modifications. This is light-weight procedure performed on each frame
75   if (theMode == OpenGl_GUM_CHECK)
76   {
77     if (myRaytraceLayerListState != myZLayers.ModificationStateOfRaytracable())
78     {
79       return updateRaytraceGeometry (OpenGl_GUM_PREPARE, theViewId, theGlContext);
80     }
81   }
82   else if (theMode == OpenGl_GUM_PREPARE)
83   {
84     myRaytraceGeometry.ClearMaterials();
85
86     myArrayToTrianglesMap.clear();
87
88     myIsRaytraceDataValid = Standard_False;
89   }
90
91   // The set of processed structures (reflected to ray-tracing)
92   // This set is used to remove out-of-date records from the
93   // hash map of structures
94   std::set<const OpenGl_Structure*> anElements;
95
96   // Set to store all currently visible OpenGL primitive arrays
97   // applicable for ray-tracing
98   std::set<Standard_Size> anArrayIDs;
99
100   // Set to store all non-raytracable elements allowing tracking
101   // of changes in OpenGL scene (only for path tracing)
102   std::set<Standard_Integer> aNonRaytraceIDs;
103
104   const OpenGl_Layer& aLayer = myZLayers.Layer (Graphic3d_ZLayerId_Default);
105
106   if (aLayer.NbStructures() != 0)
107   {
108     const OpenGl_ArrayOfIndexedMapOfStructure& aStructArray = aLayer.ArrayOfStructures();
109
110     for (Standard_Integer anIndex = 0; anIndex < aStructArray.Length(); ++anIndex)
111     {
112       for (OpenGl_IndexedMapOfStructure::Iterator aStructIt (aStructArray (anIndex)); aStructIt.More(); aStructIt.Next())
113       {
114         const OpenGl_Structure* aStructure = aStructIt.Value();
115
116         if (theMode == OpenGl_GUM_CHECK)
117         {
118           if (toUpdateStructure (aStructure))
119           {
120             return updateRaytraceGeometry (OpenGl_GUM_PREPARE, theViewId, theGlContext);
121           }
122           else if (aStructure->IsVisible() && myRaytraceParameters.GlobalIllumination)
123           {
124             aNonRaytraceIDs.insert (aStructure->highlight ? aStructure->Id : -aStructure->Id);
125           }
126         }
127         else if (theMode == OpenGl_GUM_PREPARE)
128         {
129           if (!aStructure->IsRaytracable() || !aStructure->IsVisible())
130           {
131             continue;
132           }
133           else if (!aStructure->ViewAffinity.IsNull() && !aStructure->ViewAffinity->IsVisible (theViewId))
134           {
135             continue;
136           }
137
138           for (OpenGl_Structure::GroupIterator aGroupIter (aStructure->Groups()); aGroupIter.More(); aGroupIter.Next())
139           {
140             // Extract OpenGL elements from the group (primitives arrays)
141             for (const OpenGl_ElementNode* aNode = aGroupIter.Value()->FirstNode(); aNode != NULL; aNode = aNode->next)
142             {
143               OpenGl_PrimitiveArray* aPrimArray = dynamic_cast<OpenGl_PrimitiveArray*> (aNode->elem);
144
145               if (aPrimArray != NULL)
146               {
147                 anArrayIDs.insert (aPrimArray->GetUID());
148               }
149             }
150           }
151         }
152         else if (theMode == OpenGl_GUM_REBUILD)
153         {
154           if (!aStructure->IsRaytracable())
155           {
156             continue;
157           }
158           else if (addRaytraceStructure (aStructure, theGlContext))
159           {
160             anElements.insert (aStructure); // structure was processed
161           }
162         }
163       }
164     }
165   }
166
167   if (theMode == OpenGl_GUM_PREPARE)
168   {
169     BVH_ObjectSet<Standard_ShortReal, 3>::BVH_ObjectList anUnchangedObjects;
170
171     // Filter out unchanged objects so only their transformations and materials
172     // will be updated (and newly added objects will be processed from scratch)
173     for (Standard_Integer anObjIdx = 0; anObjIdx < myRaytraceGeometry.Size(); ++anObjIdx)
174     {
175       OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = dynamic_cast<OpenGl_TriangleSet*> (
176         myRaytraceGeometry.Objects().ChangeValue (anObjIdx).operator->());
177
178       if (aTriangleSet == NULL)
179       {
180         continue;
181       }
182
183       if (anArrayIDs.find (aTriangleSet->AssociatedPArrayID()) != anArrayIDs.end())
184       {
185         anUnchangedObjects.Append (myRaytraceGeometry.Objects().Value (anObjIdx));
186
187         myArrayToTrianglesMap[aTriangleSet->AssociatedPArrayID()] = aTriangleSet;
188       }
189     }
190
191     myRaytraceGeometry.Objects() = anUnchangedObjects;
192
193     return updateRaytraceGeometry (OpenGl_GUM_REBUILD, theViewId, theGlContext);
194   }
195   else if (theMode == OpenGl_GUM_REBUILD)
196   {
197     // Actualize the hash map of structures - remove out-of-date records
198     std::map<const OpenGl_Structure*, StructState>::iterator anIter = myStructureStates.begin();
199
200     while (anIter != myStructureStates.end())
201     {
202       if (anElements.find (anIter->first) == anElements.end())
203       {
204         myStructureStates.erase (anIter++);
205       }
206       else
207       {
208         ++anIter;
209       }
210     }
211
212     // Actualize OpenGL layer list state
213     myRaytraceLayerListState = myZLayers.ModificationStateOfRaytracable();
214
215     // Rebuild two-level acceleration structure
216     myRaytraceGeometry.ProcessAcceleration();
217
218     myRaytraceSceneRadius = 2.f /* scale factor */ * std::max (
219       myRaytraceGeometry.Box().CornerMin().cwiseAbs().maxComp(),
220       myRaytraceGeometry.Box().CornerMax().cwiseAbs().maxComp());
221
222     const BVH_Vec3f aSize = myRaytraceGeometry.Box().Size();
223
224     myRaytraceSceneEpsilon = Max (1.0e-6f, 1.0e-4f * aSize.Modulus());
225
226     return uploadRaytraceData (theGlContext);
227   }
228
229   if (myRaytraceParameters.GlobalIllumination)
230   {
231     Standard_Boolean toRestart =
232       aNonRaytraceIDs.size() != myNonRaytraceStructureIDs.size();
233
234     for (std::set<Standard_Integer>::iterator anID = aNonRaytraceIDs.begin(); anID != aNonRaytraceIDs.end() && !toRestart; ++anID)
235     {
236       if (myNonRaytraceStructureIDs.find (*anID) == myNonRaytraceStructureIDs.end())
237       {
238         toRestart = Standard_True;
239       }
240     }
241
242     if (toRestart)
243     {
244       myAccumFrames = 0;
245     }
246
247     myNonRaytraceStructureIDs = aNonRaytraceIDs;
248   }
249
250   return Standard_True;
251 }
252
253 // =======================================================================
254 // function : toUpdateStructure
255 // purpose  : Checks to see if the structure is modified
256 // =======================================================================
257 Standard_Boolean OpenGl_View::toUpdateStructure (const OpenGl_Structure* theStructure)
258 {
259   if (!theStructure->IsRaytracable())
260   {
261     if (theStructure->ModificationState() > 0)
262     {
263       theStructure->ResetModificationState();
264
265       return Standard_True; // ray-trace element was removed - need to rebuild
266     }
267
268     return Standard_False; // did not contain ray-trace elements
269   }
270
271   std::map<const OpenGl_Structure*, StructState>::iterator aStructState = myStructureStates.find (theStructure);
272
273   if (aStructState == myStructureStates.end() || aStructState->second.StructureState != theStructure->ModificationState())
274   {
275     return Standard_True;
276   }
277   else if (theStructure->InstancedStructure() != NULL)
278   {
279     return aStructState->second.InstancedState != theStructure->InstancedStructure()->ModificationState();
280   }
281
282   return Standard_False;
283 }
284
285 // =======================================================================
286 // function : buildTextureTransform
287 // purpose  : Constructs texture transformation matrix
288 // =======================================================================
289 void buildTextureTransform (const Handle(Graphic3d_TextureParams)& theParams, BVH_Mat4f& theMatrix)
290 {
291   theMatrix.InitIdentity();
292
293   // Apply scaling
294   const Graphic3d_Vec2& aScale = theParams->Scale();
295
296   theMatrix.ChangeValue (0, 0) *= aScale.x();
297   theMatrix.ChangeValue (1, 0) *= aScale.x();
298   theMatrix.ChangeValue (2, 0) *= aScale.x();
299   theMatrix.ChangeValue (3, 0) *= aScale.x();
300
301   theMatrix.ChangeValue (0, 1) *= aScale.y();
302   theMatrix.ChangeValue (1, 1) *= aScale.y();
303   theMatrix.ChangeValue (2, 1) *= aScale.y();
304   theMatrix.ChangeValue (3, 1) *= aScale.y();
305
306   // Apply translation
307   const Graphic3d_Vec2 aTrans = -theParams->Translation();
308
309   theMatrix.ChangeValue (0, 3) = theMatrix.GetValue (0, 0) * aTrans.x() +
310                                  theMatrix.GetValue (0, 1) * aTrans.y();
311
312   theMatrix.ChangeValue (1, 3) = theMatrix.GetValue (1, 0) * aTrans.x() +
313                                  theMatrix.GetValue (1, 1) * aTrans.y();
314
315   theMatrix.ChangeValue (2, 3) = theMatrix.GetValue (2, 0) * aTrans.x() +
316                                  theMatrix.GetValue (2, 1) * aTrans.y();
317
318   // Apply rotation
319   const Standard_ShortReal aSin = std::sin (
320     -theParams->Rotation() * static_cast<Standard_ShortReal> (M_PI / 180.0));
321   const Standard_ShortReal aCos = std::cos (
322     -theParams->Rotation() * static_cast<Standard_ShortReal> (M_PI / 180.0));
323
324   BVH_Mat4f aRotationMat;
325   aRotationMat.SetValue (0, 0,  aCos);
326   aRotationMat.SetValue (1, 1,  aCos);
327   aRotationMat.SetValue (0, 1, -aSin);
328   aRotationMat.SetValue (1, 0,  aSin);
329
330   theMatrix = theMatrix * aRotationMat;
331 }
332
333 // =======================================================================
334 // function : convertMaterial
335 // purpose  : Creates ray-tracing material properties
336 // =======================================================================
337 OpenGl_RaytraceMaterial OpenGl_View::convertMaterial (const OpenGl_AspectFace*      theAspect,
338                                                       const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
339 {
340   OpenGl_RaytraceMaterial theMaterial;
341
342   const Graphic3d_MaterialAspect& aSrcMat = theAspect->Aspect()->FrontMaterial();
343   const OpenGl_Vec3& aMatCol  = theAspect->Aspect()->InteriorColor();
344   const float        aShine   = 128.0f * float(aSrcMat.Shininess());
345   const bool         isPhysic = aSrcMat.MaterialType (Graphic3d_MATERIAL_PHYSIC) == Standard_True;
346
347   // ambient component
348   if (aSrcMat.ReflectionMode (Graphic3d_TOR_AMBIENT))
349   {
350     const OpenGl_Vec3& aSrcAmb = isPhysic ? aSrcMat.AmbientColor() : aMatCol;
351     theMaterial.Ambient = BVH_Vec4f (aSrcAmb * (float )aSrcMat.Ambient(),  1.0f);
352   }
353   else
354   {
355     theMaterial.Ambient = THE_BLACK_COLOR;
356   }
357
358   // diffusion component
359   if (aSrcMat.ReflectionMode (Graphic3d_TOR_DIFFUSE))
360   {
361     const OpenGl_Vec3& aSrcDif = isPhysic ? aSrcMat.DiffuseColor() : aMatCol;
362     theMaterial.Diffuse = BVH_Vec4f (aSrcDif * (float )aSrcMat.Diffuse(), -1.0f); // -1 is no texture
363   }
364   else
365   {
366     theMaterial.Diffuse = BVH_Vec4f (THE_BLACK_COLOR.rgb(), -1.0f);
367   }
368
369   // specular component
370   if (aSrcMat.ReflectionMode (Graphic3d_TOR_SPECULAR))
371   {
372     const OpenGl_Vec3& aSrcSpe  = aSrcMat.SpecularColor();
373     const OpenGl_Vec3& aSrcSpe2 = isPhysic ? aSrcSpe : THE_WHITE_COLOR.rgb();
374     theMaterial.Specular = BVH_Vec4f (aSrcSpe2 * (float )aSrcMat.Specular(), aShine);
375
376     const Standard_ShortReal aMaxRefl = Max (theMaterial.Diffuse.x() + theMaterial.Specular.x(),
377                                         Max (theMaterial.Diffuse.y() + theMaterial.Specular.y(),
378                                              theMaterial.Diffuse.z() + theMaterial.Specular.z()));
379
380     const Standard_ShortReal aReflectionScale = 0.75f / aMaxRefl;
381
382     // ignore isPhysic here
383     theMaterial.Reflection = BVH_Vec4f (aSrcSpe * (float )aSrcMat.Specular() * aReflectionScale, 0.0f);
384   }
385   else
386   {
387     theMaterial.Specular = BVH_Vec4f (THE_BLACK_COLOR.rgb(), aShine);
388   }
389
390   // emission component
391   if (aSrcMat.ReflectionMode (Graphic3d_TOR_EMISSION))
392   {
393     const OpenGl_Vec3& aSrcEms = isPhysic ? aSrcMat.EmissiveColor() : aMatCol;
394     theMaterial.Emission = BVH_Vec4f (aSrcEms * (float )aSrcMat.Emissive(), 1.0f);
395   }
396   else
397   {
398     theMaterial.Emission = THE_BLACK_COLOR;
399   }
400
401   const float anIndex = (float )aSrcMat.RefractionIndex();
402   theMaterial.Transparency = BVH_Vec4f (1.0f - (float )aSrcMat.Transparency(),
403                                         (float )aSrcMat.Transparency(),
404                                         anIndex == 0 ? 1.0f : anIndex,
405                                         anIndex == 0 ? 1.0f : 1.0f / anIndex);
406
407   // Serialize physically-based material properties
408   const Graphic3d_BSDF& aBSDF = aSrcMat.BSDF();
409
410   theMaterial.BSDF.Le = BVH_Vec4f (aBSDF.Le,               0.f);
411   theMaterial.BSDF.Kd = BVH_Vec4f (aBSDF.Kd, -1.f /* no tex */);
412   theMaterial.BSDF.Kr = BVH_Vec4f (aBSDF.Kr,               0.f);
413   theMaterial.BSDF.Kt = BVH_Vec4f (aBSDF.Kt,               0.f);
414   theMaterial.BSDF.Ks = BVH_Vec4f (aBSDF.Ks,   aBSDF.Roughness);
415
416   theMaterial.BSDF.Fresnel = aBSDF.Fresnel.Serialize();
417
418   theMaterial.BSDF.Absorption = BVH_Vec4f (aBSDF.AbsorptionColor,
419                                            aBSDF.AbsorptionCoeff);
420
421   // Handle material textures
422   if (theAspect->Aspect()->ToMapTexture())
423   {
424     if (theGlContext->HasRayTracingTextures())
425     {
426       buildTextureTransform (theAspect->TextureParams(), theMaterial.TextureTransform);
427
428       // write texture ID to diffuse w-component
429       theMaterial.Diffuse.w() = theMaterial.BSDF.Kd.w() =
430         static_cast<Standard_ShortReal> (myRaytraceGeometry.AddTexture (theAspect->TextureRes (theGlContext)));
431     }
432     else if (!myIsRaytraceWarnTextures)
433     {
434       const TCollection_ExtendedString aWarnMessage =
435         "Warning: texturing in Ray-Trace requires GL_ARB_bindless_texture extension which is missing. "
436         "Please try to update graphics card driver. At the moment textures will be ignored.";
437
438       theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
439         GL_DEBUG_TYPE_PORTABILITY, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, aWarnMessage);
440
441       myIsRaytraceWarnTextures = Standard_True;
442     }
443   }
444
445   return theMaterial;
446 }
447
448 // =======================================================================
449 // function : addRaytraceStructure
450 // purpose  : Adds OpenGL structure to ray-traced scene geometry
451 // =======================================================================
452 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceStructure (const OpenGl_Structure*       theStructure,
453                                                     const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
454 {
455   if (!theStructure->IsVisible())
456   {
457     myStructureStates[theStructure] = StructState (theStructure);
458
459     return Standard_True;
460   }
461
462   // Get structure material
463   OpenGl_RaytraceMaterial aDefaultMaterial;
464   Standard_Boolean aResult = addRaytraceGroups (theStructure, aDefaultMaterial, theStructure->Transformation(), theGlContext);
465
466   // Process all connected OpenGL structures
467   const OpenGl_Structure* anInstanced = theStructure->InstancedStructure();
468
469   if (anInstanced != NULL && anInstanced->IsRaytracable())
470   {
471     aResult &= addRaytraceGroups (anInstanced, aDefaultMaterial, theStructure->Transformation(), theGlContext);
472   }
473
474   myStructureStates[theStructure] = StructState (theStructure);
475
476   return aResult;
477 }
478
479 // =======================================================================
480 // function : addRaytraceGroups
481 // purpose  : Adds OpenGL groups to ray-traced scene geometry
482 // =======================================================================
483 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceGroups (const OpenGl_Structure*        theStructure,
484                                                  const OpenGl_RaytraceMaterial& theStructMat,
485                                                  const Handle(Geom_Transformation)& theTrsf,
486                                                  const Handle(OpenGl_Context)&  theGlContext)
487 {
488   OpenGl_Mat4 aMat4;
489   for (OpenGl_Structure::GroupIterator aGroupIter (theStructure->Groups()); aGroupIter.More(); aGroupIter.Next())
490   {
491     // Get group material
492     OpenGl_RaytraceMaterial aGroupMaterial;
493     if (aGroupIter.Value()->AspectFace() != NULL)
494     {
495       aGroupMaterial = convertMaterial (
496         aGroupIter.Value()->AspectFace(), theGlContext);
497     }
498
499     Standard_Integer aMatID = static_cast<Standard_Integer> (myRaytraceGeometry.Materials.size());
500
501     // Use group material if available, otherwise use structure material
502     myRaytraceGeometry.Materials.push_back (
503       aGroupIter.Value()->AspectFace() != NULL ? aGroupMaterial : theStructMat);
504
505     // Add OpenGL elements from group (extract primitives arrays and aspects)
506     for (const OpenGl_ElementNode* aNode = aGroupIter.Value()->FirstNode(); aNode != NULL; aNode = aNode->next)
507     {
508       OpenGl_AspectFace* anAspect = dynamic_cast<OpenGl_AspectFace*> (aNode->elem);
509
510       if (anAspect != NULL)
511       {
512         aMatID = static_cast<Standard_Integer> (myRaytraceGeometry.Materials.size());
513
514         OpenGl_RaytraceMaterial aMaterial = convertMaterial (anAspect, theGlContext);
515
516         myRaytraceGeometry.Materials.push_back (aMaterial);
517       }
518       else
519       {
520         OpenGl_PrimitiveArray* aPrimArray = dynamic_cast<OpenGl_PrimitiveArray*> (aNode->elem);
521
522         if (aPrimArray != NULL)
523         {
524           std::map<Standard_Size, OpenGl_TriangleSet*>::iterator aSetIter = myArrayToTrianglesMap.find (aPrimArray->GetUID());
525
526           if (aSetIter != myArrayToTrianglesMap.end())
527           {
528             OpenGl_TriangleSet* aSet = aSetIter->second;
529
530             BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>* aTransform = new BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>();
531
532             if (!theTrsf.IsNull())
533             {
534               theTrsf->Trsf().GetMat4 (aMat4);
535               aTransform->SetTransform (aMat4);
536             }
537
538             aSet->SetProperties (aTransform);
539
540             if (aSet->MaterialIndex() != OpenGl_TriangleSet::INVALID_MATERIAL && aSet->MaterialIndex() != aMatID)
541             {
542               aSet->SetMaterialIndex (aMatID);
543             }
544           }
545           else
546           {
547             NCollection_Handle<BVH_Object<Standard_ShortReal, 3> > aSet =
548               addRaytracePrimitiveArray (aPrimArray, aMatID, 0);
549
550             if (!aSet.IsNull())
551             {
552               BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>* aTransform = new BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>;
553
554               if (!theTrsf.IsNull())
555               {
556                 theTrsf->Trsf().GetMat4 (aMat4);
557                 aTransform->SetTransform (aMat4);
558               }
559
560               aSet->SetProperties (aTransform);
561
562               myRaytraceGeometry.Objects().Append (aSet);
563             }
564           }
565         }
566       }
567     }
568   }
569
570   return Standard_True;
571 }
572
573 // =======================================================================
574 // function : addRaytracePrimitiveArray
575 // purpose  : Adds OpenGL primitive array to ray-traced scene geometry
576 // =======================================================================
577 OpenGl_TriangleSet* OpenGl_View::addRaytracePrimitiveArray (const OpenGl_PrimitiveArray* theArray,
578                                                             const Standard_Integer       theMaterial,
579                                                             const OpenGl_Mat4*           theTransform)
580 {
581   const Handle(Graphic3d_BoundBuffer)& aBounds   = theArray->Bounds();
582   const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& anIndices = theArray->Indices();
583   const Handle(Graphic3d_Buffer)&      anAttribs = theArray->Attributes();
584
585   if (theArray->DrawMode() < GL_TRIANGLES
586   #ifndef GL_ES_VERSION_2_0
587    || theArray->DrawMode() > GL_POLYGON
588   #else
589    || theArray->DrawMode() > GL_TRIANGLE_FAN
590   #endif
591    || anAttribs.IsNull())
592   {
593     return NULL;
594   }
595
596   OpenGl_Mat4 aNormalMatrix;
597
598   if (theTransform != NULL)
599   {
600     Standard_ASSERT_RETURN (theTransform->Inverted (aNormalMatrix),
601       "Error: Failed to compute normal transformation matrix", NULL);
602
603     aNormalMatrix.Transpose();
604   }
605
606   OpenGl_TriangleSet* aSet = new OpenGl_TriangleSet (theArray->GetUID());
607   {
608     aSet->Vertices.reserve (anAttribs->NbElements);
609     aSet->Normals.reserve  (anAttribs->NbElements);
610     aSet->TexCrds.reserve  (anAttribs->NbElements);
611
612     const size_t aVertFrom = aSet->Vertices.size();
613
614     for (Standard_Integer anAttribIter = 0; anAttribIter < anAttribs->NbAttributes; ++anAttribIter)
615     {
616       const Graphic3d_Attribute& anAttrib = anAttribs->Attribute       (anAttribIter);
617       const size_t               anOffset = anAttribs->AttributeOffset (anAttribIter);
618       if (anAttrib.Id == Graphic3d_TOA_POS)
619       {
620         if (anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC3
621          || anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC4)
622         {
623           for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
624           {
625             aSet->Vertices.push_back (
626               *reinterpret_cast<const Graphic3d_Vec3*> (anAttribs->value (aVertIter) + anOffset));
627           }
628         }
629         else if (anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC2)
630         {
631           for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
632           {
633             const Standard_ShortReal* aCoords =
634               reinterpret_cast<const Standard_ShortReal*> (anAttribs->value (aVertIter) + anOffset);
635
636             aSet->Vertices.push_back (BVH_Vec3f (aCoords[0], aCoords[1], 0.0f));
637           }
638         }
639       }
640       else if (anAttrib.Id == Graphic3d_TOA_NORM)
641       {
642         if (anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC3
643          || anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC4)
644         {
645           for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
646           {
647             aSet->Normals.push_back (
648               *reinterpret_cast<const Graphic3d_Vec3*> (anAttribs->value (aVertIter) + anOffset));
649           }
650         }
651       }
652       else if (anAttrib.Id == Graphic3d_TOA_UV)
653       {
654         if (anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC2)
655         {
656           for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
657           {
658             aSet->TexCrds.push_back (
659               *reinterpret_cast<const Graphic3d_Vec2*> (anAttribs->value (aVertIter) + anOffset));
660           }
661         }
662       }
663     }
664
665     if (aSet->Normals.size() != aSet->Vertices.size())
666     {
667       for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
668       {
669         aSet->Normals.push_back (BVH_Vec3f());
670       }
671     }
672
673     if (aSet->TexCrds.size() != aSet->Vertices.size())
674     {
675       for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
676       {
677         aSet->TexCrds.push_back (BVH_Vec2f());
678       }
679     }
680
681     if (theTransform != NULL)
682     {
683       for (size_t aVertIter = aVertFrom; aVertIter < aSet->Vertices.size(); ++aVertIter)
684       {
685         BVH_Vec3f& aVertex = aSet->Vertices[aVertIter];
686
687         BVH_Vec4f aTransVertex = *theTransform *
688           BVH_Vec4f (aVertex.x(), aVertex.y(), aVertex.z(), 1.f);
689
690         aVertex = BVH_Vec3f (aTransVertex.x(), aTransVertex.y(), aTransVertex.z());
691       }
692       for (size_t aVertIter = aVertFrom; aVertIter < aSet->Normals.size(); ++aVertIter)
693       {
694         BVH_Vec3f& aNormal = aSet->Normals[aVertIter];
695
696         BVH_Vec4f aTransNormal = aNormalMatrix *
697           BVH_Vec4f (aNormal.x(), aNormal.y(), aNormal.z(), 0.f);
698
699         aNormal = BVH_Vec3f (aTransNormal.x(), aTransNormal.y(), aTransNormal.z());
700       }
701     }
702
703     if (!aBounds.IsNull())
704     {
705       for (Standard_Integer aBound = 0, aBoundStart = 0; aBound < aBounds->NbBounds; ++aBound)
706       {
707         const Standard_Integer aVertNum = aBounds->Bounds[aBound];
708
709         if (!addRaytraceVertexIndices (*aSet, theMaterial, aVertNum, aBoundStart, *theArray))
710         {
711           delete aSet;
712           return NULL;
713         }
714
715         aBoundStart += aVertNum;
716       }
717     }
718     else
719     {
720       const Standard_Integer aVertNum = !anIndices.IsNull() ? anIndices->NbElements : anAttribs->NbElements;
721
722       if (!addRaytraceVertexIndices (*aSet, theMaterial, aVertNum, 0, *theArray))
723       {
724         delete aSet;
725         return NULL;
726       }
727     }
728   }
729
730   if (aSet->Size() != 0)
731   {
732     aSet->MarkDirty();
733   }
734
735   return aSet;
736 }
737
738 // =======================================================================
739 // function : addRaytraceVertexIndices
740 // purpose  : Adds vertex indices to ray-traced scene geometry
741 // =======================================================================
742 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceVertexIndices (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
743                                                         const Standard_Integer               theMatID,
744                                                         const Standard_Integer               theCount,
745                                                         const Standard_Integer               theOffset,
746                                                         const OpenGl_PrimitiveArray&         theArray)
747 {
748   switch (theArray.DrawMode())
749   {
750     case GL_TRIANGLES:      return addRaytraceTriangleArray        (theSet, theMatID, theCount, theOffset, theArray.Indices());
751     case GL_TRIANGLE_FAN:   return addRaytraceTriangleFanArray     (theSet, theMatID, theCount, theOffset, theArray.Indices());
752     case GL_TRIANGLE_STRIP: return addRaytraceTriangleStripArray   (theSet, theMatID, theCount, theOffset, theArray.Indices());
753   #if !defined(GL_ES_VERSION_2_0)
754     case GL_QUAD_STRIP:     return addRaytraceQuadrangleStripArray (theSet, theMatID, theCount, theOffset, theArray.Indices());
755     case GL_QUADS:          return addRaytraceQuadrangleArray      (theSet, theMatID, theCount, theOffset, theArray.Indices());
756     case GL_POLYGON:        return addRaytracePolygonArray         (theSet, theMatID, theCount, theOffset, theArray.Indices());
757   #endif
758   }
759
760   return Standard_False;
761 }
762
763 // =======================================================================
764 // function : addRaytraceTriangleArray
765 // purpose  : Adds OpenGL triangle array to ray-traced scene geometry
766 // =======================================================================
767 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceTriangleArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
768                                                         const Standard_Integer               theMatID,
769                                                         const Standard_Integer               theCount,
770                                                         const Standard_Integer               theOffset,
771                                                         const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices)
772 {
773   if (theCount < 3)
774   {
775     return Standard_True;
776   }
777
778   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount / 3);
779
780   if (!theIndices.IsNull())
781   {
782     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; aVert += 3)
783     {
784       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 0),
785                                             theIndices->Index (aVert + 1),
786                                             theIndices->Index (aVert + 2),
787                                             theMatID));
788     }
789   }
790   else
791   {
792     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; aVert += 3)
793     {
794       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 0, aVert + 1, aVert + 2, theMatID));
795     }
796   }
797
798   return Standard_True;
799 }
800
801 // =======================================================================
802 // function : addRaytraceTriangleFanArray
803 // purpose  : Adds OpenGL triangle fan array to ray-traced scene geometry
804 // =======================================================================
805 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceTriangleFanArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
806                                                            const Standard_Integer               theMatID,
807                                                            const Standard_Integer               theCount,
808                                                            const Standard_Integer               theOffset,
809                                                            const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices)
810 {
811   if (theCount < 3)
812   {
813     return Standard_True;
814   }
815
816   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount - 2);
817
818   if (!theIndices.IsNull())
819   {
820     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert)
821     {
822       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (theOffset),
823                                             theIndices->Index (aVert + 1),
824                                             theIndices->Index (aVert + 2),
825                                             theMatID));
826     }
827   }
828   else
829   {
830     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert)
831     {
832       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theOffset,
833                                             aVert + 1,
834                                             aVert + 2,
835                                             theMatID));
836     }
837   }
838
839   return Standard_True;
840 }
841
842 // =======================================================================
843 // function : addRaytraceTriangleStripArray
844 // purpose  : Adds OpenGL triangle strip array to ray-traced scene geometry
845 // =======================================================================
846 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceTriangleStripArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
847                                                              const Standard_Integer               theMatID,
848                                                              const Standard_Integer               theCount,
849                                                              const Standard_Integer               theOffset,
850                                                              const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices)
851 {
852   if (theCount < 3)
853   {
854     return Standard_True;
855   }
856
857   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount - 2);
858
859   if (!theIndices.IsNull())
860   {
861     for (Standard_Integer aVert = theOffset, aCW = 0; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert, aCW = (aCW + 1) % 2)
862     {
863       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + (aCW ? 1 : 0)),
864                                             theIndices->Index (aVert + (aCW ? 0 : 1)),
865                                             theIndices->Index (aVert + 2),
866                                             theMatID));
867     }
868   }
869   else
870   {
871     for (Standard_Integer aVert = theOffset, aCW = 0; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert, aCW = (aCW + 1) % 2)
872     {
873       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + (aCW ? 1 : 0),
874                                             aVert + (aCW ? 0 : 1),
875                                             aVert + 2,
876                                             theMatID));
877     }
878   }
879
880   return Standard_True;
881 }
882
883 // =======================================================================
884 // function : addRaytraceQuadrangleArray
885 // purpose  : Adds OpenGL quad array to ray-traced scene geometry
886 // =======================================================================
887 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceQuadrangleArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
888                                                           const Standard_Integer               theMatID,
889                                                           const Standard_Integer               theCount,
890                                                           const Standard_Integer               theOffset,
891                                                           const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices)
892 {
893   if (theCount < 4)
894   {
895     return Standard_True;
896   }
897
898   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount / 2);
899
900   if (!theIndices.IsNull())
901   {
902     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 3; aVert += 4)
903     {
904       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 0),
905                                             theIndices->Index (aVert + 1),
906                                             theIndices->Index (aVert + 2),
907                                             theMatID));
908       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 0),
909                                             theIndices->Index (aVert + 2),
910                                             theIndices->Index (aVert + 3),
911                                             theMatID));
912     }
913   }
914   else
915   {
916     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 3; aVert += 4)
917     {
918       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 0, aVert + 1, aVert + 2,
919                                             theMatID));
920       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 0, aVert + 2, aVert + 3,
921                                             theMatID));
922     }
923   }
924
925   return Standard_True;
926 }
927
928 // =======================================================================
929 // function : addRaytraceQuadrangleStripArray
930 // purpose  : Adds OpenGL quad strip array to ray-traced scene geometry
931 // =======================================================================
932 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceQuadrangleStripArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
933                                                                const Standard_Integer               theMatID,
934                                                                const Standard_Integer               theCount,
935                                                                const Standard_Integer               theOffset,
936                                                                const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices)
937 {
938   if (theCount < 4)
939   {
940     return Standard_True;
941   }
942
943   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + 2 * theCount - 6);
944
945   if (!theIndices.IsNull())
946   {
947     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 3; aVert += 2)
948     {
949       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 0),
950                                             theIndices->Index (aVert + 1),
951                                             theIndices->Index (aVert + 2),
952                                             theMatID));
953
954       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 1),
955                                             theIndices->Index (aVert + 3),
956                                             theIndices->Index (aVert + 2),
957                                             theMatID));
958     }
959   }
960   else
961   {
962     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 3; aVert += 2)
963     {
964       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 0,
965                                             aVert + 1,
966                                             aVert + 2,
967                                             theMatID));
968
969       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 1,
970                                             aVert + 3,
971                                             aVert + 2,
972                                             theMatID));
973     }
974   }
975
976   return Standard_True;
977 }
978
979 // =======================================================================
980 // function : addRaytracePolygonArray
981 // purpose  : Adds OpenGL polygon array to ray-traced scene geometry
982 // =======================================================================
983 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytracePolygonArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
984                                                        const Standard_Integer               theMatID,
985                                                        const Standard_Integer               theCount,
986                                                        const Standard_Integer               theOffset,
987                                                        const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices)
988 {
989   if (theCount < 3)
990   {
991     return Standard_True;
992   }
993
994   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount - 2);
995
996   if (!theIndices.IsNull())
997   {
998     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert)
999     {
1000       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (theOffset),
1001                                             theIndices->Index (aVert + 1),
1002                                             theIndices->Index (aVert + 2),
1003                                             theMatID));
1004     }
1005   }
1006   else
1007   {
1008     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert)
1009     {
1010       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theOffset,
1011                                             aVert + 1,
1012                                             aVert + 2,
1013                                             theMatID));
1014     }
1015   }
1016
1017   return Standard_True;
1018 }
1019
1020 const TCollection_AsciiString OpenGl_View::ShaderSource::EMPTY_PREFIX;
1021
1022 // =======================================================================
1023 // function : Source
1024 // purpose  : Returns shader source combined with prefix
1025 // =======================================================================
1026 TCollection_AsciiString OpenGl_View::ShaderSource::Source() const
1027 {
1028   const TCollection_AsciiString aVersion = "#version 140";
1029
1030   if (myPrefix.IsEmpty())
1031   {
1032     return aVersion + "\n" + mySource;
1033   }
1034
1035   return aVersion + "\n" + myPrefix + "\n" + mySource;
1036 }
1037
1038 // =======================================================================
1039 // function : LoadFromFiles
1040 // purpose  : Loads shader source from specified files
1041 // =======================================================================
1042 Standard_Boolean OpenGl_View::ShaderSource::LoadFromFiles (const TCollection_AsciiString* theFileNames,
1043                                                            const TCollection_AsciiString& thePrefix)
1044 {
1045   myError.Clear();
1046   mySource.Clear();
1047   myPrefix = thePrefix;
1048
1049   TCollection_AsciiString aMissingFiles;
1050   for (Standard_Integer anIndex = 0; !theFileNames[anIndex].IsEmpty(); ++anIndex)
1051   {
1052     OSD_File aFile (theFileNames[anIndex]);
1053     if (aFile.Exists())
1054     {
1055       aFile.Open (OSD_ReadOnly, OSD_Protection());
1056     }
1057     if (!aFile.IsOpen())
1058     {
1059       if (!aMissingFiles.IsEmpty())
1060       {
1061         aMissingFiles += ", ";
1062       }
1063       aMissingFiles += TCollection_AsciiString("'") + theFileNames[anIndex] + "'";
1064       continue;
1065     }
1066     else if (!aMissingFiles.IsEmpty())
1067     {
1068       aFile.Close();
1069       continue;
1070     }
1071
1072     TCollection_AsciiString aSource;
1073     aFile.Read (aSource, (Standard_Integer) aFile.Size());
1074     if (!aSource.IsEmpty())
1075     {
1076       mySource += TCollection_AsciiString ("\n") + aSource;
1077     }
1078     aFile.Close();
1079   }
1080
1081   if (!aMissingFiles.IsEmpty())
1082   {
1083     myError = TCollection_AsciiString("Shader files ") + aMissingFiles + " are missing or inaccessible";
1084     return Standard_False;
1085   }
1086   return Standard_True;
1087 }
1088
1089 // =======================================================================
1090 // function : LoadFromStrings
1091 // purpose  :
1092 // =======================================================================
1093 Standard_Boolean OpenGl_View::ShaderSource::LoadFromStrings (const TCollection_AsciiString* theStrings,
1094                                                              const TCollection_AsciiString& thePrefix)
1095 {
1096   myError.Clear();
1097   mySource.Clear();
1098   myPrefix = thePrefix;
1099
1100   for (Standard_Integer anIndex = 0; !theStrings[anIndex].IsEmpty(); ++anIndex)
1101   {
1102     TCollection_AsciiString aSource = theStrings[anIndex];
1103     if (!aSource.IsEmpty())
1104     {
1105       mySource += TCollection_AsciiString ("\n") + aSource;
1106     }
1107   }
1108   return Standard_True;
1109 }
1110
1111 // =======================================================================
1112 // function : generateShaderPrefix
1113 // purpose  : Generates shader prefix based on current ray-tracing options
1114 // =======================================================================
1115 TCollection_AsciiString OpenGl_View::generateShaderPrefix (const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext) const
1116 {
1117   TCollection_AsciiString aPrefixString =
1118     TCollection_AsciiString ("#define STACK_SIZE ") + TCollection_AsciiString (myRaytraceParameters.StackSize) + "\n" +
1119     TCollection_AsciiString ("#define NB_BOUNCES ") + TCollection_AsciiString (myRaytraceParameters.NbBounces);
1120
1121   if (myRaytraceParameters.TransparentShadows)
1122   {
1123     aPrefixString += TCollection_AsciiString ("\n#define TRANSPARENT_SHADOWS");
1124   }
1125
1126   // If OpenGL driver supports bindless textures and texturing
1127   // is actually used, activate texturing in ray-tracing mode
1128   if (myRaytraceParameters.UseBindlessTextures && theGlContext->arbTexBindless != NULL)
1129   {
1130     aPrefixString += TCollection_AsciiString ("\n#define USE_TEXTURES") +
1131       TCollection_AsciiString ("\n#define MAX_TEX_NUMBER ") + TCollection_AsciiString (OpenGl_RaytraceGeometry::MAX_TEX_NUMBER);
1132   }
1133
1134   if (myRaytraceParameters.GlobalIllumination) // path tracing activated
1135   {
1136     aPrefixString += TCollection_AsciiString ("\n#define PATH_TRACING");
1137
1138     if (myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling) // adaptive screen sampling requested
1139     {
1140       // to activate the feature we need OpenGL 4.4 and GL_NV_shader_atomic_float extension
1141       if (theGlContext->IsGlGreaterEqual (4, 4) && theGlContext->CheckExtension ("GL_NV_shader_atomic_float"))
1142       {
1143         aPrefixString += TCollection_AsciiString ("\n#define ADAPTIVE_SAMPLING") +
1144           TCollection_AsciiString ("\n#define BLOCK_SIZE ") + TCollection_AsciiString (OpenGl_TileSampler::TileSize());
1145       }
1146     }
1147
1148     if (myRaytraceParameters.TwoSidedBsdfModels) // two-sided BSDFs requested
1149     {
1150       aPrefixString += TCollection_AsciiString ("\n#define TWO_SIDED_BXDF");
1151     }
1152   }
1153
1154   return aPrefixString;
1155 }
1156
1157 // =======================================================================
1158 // function : safeFailBack
1159 // purpose  : Performs safe exit when shaders initialization fails
1160 // =======================================================================
1161 Standard_Boolean OpenGl_View::safeFailBack (const TCollection_ExtendedString& theMessage,
1162                                             const Handle(OpenGl_Context)&     theGlContext)
1163 {
1164   theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1165     GL_DEBUG_TYPE_ERROR, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, theMessage);
1166
1167   myRaytraceInitStatus = OpenGl_RT_FAIL;
1168
1169   releaseRaytraceResources (theGlContext);
1170
1171   return Standard_False;
1172 }
1173
1174 // =======================================================================
1175 // function : initShader
1176 // purpose  : Creates new shader object with specified source
1177 // =======================================================================
1178 Handle(OpenGl_ShaderObject) OpenGl_View::initShader (const GLenum                  theType,
1179                                                      const ShaderSource&           theSource,
1180                                                      const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
1181 {
1182   Handle(OpenGl_ShaderObject) aShader = new OpenGl_ShaderObject (theType);
1183
1184   if (!aShader->Create (theGlContext))
1185   {
1186     const TCollection_ExtendedString aMessage = TCollection_ExtendedString ("Error: Failed to create ") +
1187       (theType == GL_VERTEX_SHADER ? "vertex" : "fragment") + " shader object";
1188
1189     theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1190       GL_DEBUG_TYPE_ERROR, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, aMessage);
1191
1192     aShader->Release (theGlContext.operator->());
1193
1194     return Handle(OpenGl_ShaderObject)();
1195   }
1196
1197   if (!aShader->LoadSource (theGlContext, theSource.Source()))
1198   {
1199     const TCollection_ExtendedString aMessage = TCollection_ExtendedString ("Error: Failed to set ") +
1200       (theType == GL_VERTEX_SHADER ? "vertex" : "fragment") + " shader source";
1201
1202     theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1203       GL_DEBUG_TYPE_ERROR, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, aMessage);
1204
1205     aShader->Release (theGlContext.operator->());
1206
1207     return Handle(OpenGl_ShaderObject)();
1208   }
1209
1210   TCollection_AsciiString aBuildLog;
1211
1212   if (!aShader->Compile (theGlContext))
1213   {
1214     aShader->FetchInfoLog (theGlContext, aBuildLog);
1215
1216     const TCollection_ExtendedString aMessage = TCollection_ExtendedString ("Error: Failed to compile ") +
1217       (theType == GL_VERTEX_SHADER ? "vertex" : "fragment") + " shader object:\n" + aBuildLog;
1218
1219     theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1220       GL_DEBUG_TYPE_ERROR, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, aMessage);
1221
1222     aShader->Release (theGlContext.operator->());
1223
1224 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1225     std::cout << "Shader build log:\n" << aBuildLog << "\n";
1226 #endif
1227
1228     return Handle(OpenGl_ShaderObject)();
1229   }
1230   else if (theGlContext->caps->glslWarnings)
1231   {
1232     aShader->FetchInfoLog (theGlContext, aBuildLog);
1233
1234     if (!aBuildLog.IsEmpty() && !aBuildLog.IsEqual ("No errors.\n"))
1235     {
1236       const TCollection_ExtendedString aMessage = TCollection_ExtendedString (theType == GL_VERTEX_SHADER ?
1237         "Vertex" : "Fragment") + " shader was compiled with following warnings:\n" + aBuildLog;
1238
1239       theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1240         GL_DEBUG_TYPE_PORTABILITY, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_LOW, aMessage);
1241     }
1242
1243 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1244     std::cout << "Shader build log:\n" << aBuildLog << "\n";
1245 #endif
1246   }
1247
1248   return aShader;
1249 }
1250
1251 // =======================================================================
1252 // function : initProgram
1253 // purpose  : Creates GLSL program from the given shader objects
1254 // =======================================================================
1255 Handle(OpenGl_ShaderProgram) OpenGl_View::initProgram (const Handle(OpenGl_Context)&      theGlContext,
1256                                                        const Handle(OpenGl_ShaderObject)& theVertShader,
1257                                                        const Handle(OpenGl_ShaderObject)& theFragShader)
1258 {
1259   Handle(OpenGl_ShaderProgram) aProgram = new OpenGl_ShaderProgram;
1260
1261   if (!aProgram->Create (theGlContext))
1262   {
1263     theVertShader->Release (theGlContext.operator->());
1264
1265     theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1266       GL_DEBUG_TYPE_ERROR, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, "Failed to create shader program");
1267
1268     return Handle(OpenGl_ShaderProgram)();
1269   }
1270
1271   if (!aProgram->AttachShader (theGlContext, theVertShader)
1272    || !aProgram->AttachShader (theGlContext, theFragShader))
1273   {
1274     theVertShader->Release (theGlContext.operator->());
1275
1276     theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1277       GL_DEBUG_TYPE_ERROR, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, "Failed to attach shader objects");
1278
1279     return Handle(OpenGl_ShaderProgram)();
1280   }
1281
1282   aProgram->SetAttributeName (theGlContext, Graphic3d_TOA_POS, "occVertex");
1283
1284   TCollection_AsciiString aLinkLog;
1285
1286   if (!aProgram->Link (theGlContext))
1287   {
1288     aProgram->FetchInfoLog (theGlContext, aLinkLog);
1289
1290     const TCollection_ExtendedString aMessage = TCollection_ExtendedString (
1291       "Failed to link shader program:\n") + aLinkLog;
1292
1293     theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1294       GL_DEBUG_TYPE_ERROR, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, aMessage);
1295
1296     return Handle(OpenGl_ShaderProgram)();
1297   }
1298   else if (theGlContext->caps->glslWarnings)
1299   {
1300     aProgram->FetchInfoLog (theGlContext, aLinkLog);
1301     if (!aLinkLog.IsEmpty() && !aLinkLog.IsEqual ("No errors.\n"))
1302     {
1303       const TCollection_ExtendedString aMessage = TCollection_ExtendedString (
1304         "Shader program was linked with following warnings:\n") + aLinkLog;
1305
1306       theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1307         GL_DEBUG_TYPE_PORTABILITY, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_LOW, aMessage);
1308     }
1309   }
1310
1311   return aProgram;
1312 }
1313
1314 // =======================================================================
1315 // function : initRaytraceResources
1316 // purpose  : Initializes OpenGL/GLSL shader programs
1317 // =======================================================================
1318 Standard_Boolean OpenGl_View::initRaytraceResources (const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
1319 {
1320   if (myRaytraceInitStatus == OpenGl_RT_FAIL)
1321   {
1322     return Standard_False;
1323   }
1324
1325   Standard_Boolean aToRebuildShaders = Standard_False;
1326
1327   if (myRenderParams.RebuildRayTracingShaders) // requires complete re-initialization
1328   {
1329     myRaytraceInitStatus = OpenGl_RT_NONE;
1330     releaseRaytraceResources (theGlContext, Standard_True);
1331     myRenderParams.RebuildRayTracingShaders = Standard_False; // clear rebuilding flag
1332   }
1333
1334   if (myRaytraceInitStatus == OpenGl_RT_INIT)
1335   {
1336     if (!myIsRaytraceDataValid)
1337     {
1338       return Standard_True;
1339     }
1340
1341     const Standard_Integer aRequiredStackSize =
1342       myRaytraceGeometry.TopLevelTreeDepth() + myRaytraceGeometry.BotLevelTreeDepth();
1343
1344     if (myRaytraceParameters.StackSize < aRequiredStackSize)
1345     {
1346       myRaytraceParameters.StackSize = Max (aRequiredStackSize, THE_DEFAULT_STACK_SIZE);
1347
1348       aToRebuildShaders = Standard_True;
1349     }
1350     else
1351     {
1352       if (aRequiredStackSize < myRaytraceParameters.StackSize)
1353       {
1354         if (myRaytraceParameters.StackSize > THE_DEFAULT_STACK_SIZE)
1355         {
1356           myRaytraceParameters.StackSize = Max (aRequiredStackSize, THE_DEFAULT_STACK_SIZE);
1357           aToRebuildShaders = Standard_True;
1358         }
1359       }
1360     }
1361
1362     if (myRenderParams.RaytracingDepth             != myRaytraceParameters.NbBounces
1363      || myRenderParams.IsTransparentShadowEnabled  != myRaytraceParameters.TransparentShadows
1364      || myRenderParams.IsGlobalIlluminationEnabled != myRaytraceParameters.GlobalIllumination
1365      || myRenderParams.TwoSidedBsdfModels          != myRaytraceParameters.TwoSidedBsdfModels
1366      || myRaytraceGeometry.HasTextures()           != myRaytraceParameters.UseBindlessTextures)
1367     {
1368       myRaytraceParameters.NbBounces           = myRenderParams.RaytracingDepth;
1369       myRaytraceParameters.TransparentShadows  = myRenderParams.IsTransparentShadowEnabled;
1370       myRaytraceParameters.GlobalIllumination  = myRenderParams.IsGlobalIlluminationEnabled;
1371       myRaytraceParameters.TwoSidedBsdfModels  = myRenderParams.TwoSidedBsdfModels;
1372       myRaytraceParameters.UseBindlessTextures = myRaytraceGeometry.HasTextures();
1373
1374       aToRebuildShaders = Standard_True;
1375     }
1376
1377     if (myRenderParams.AdaptiveScreenSampling != myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling)
1378     {
1379       myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling = myRenderParams.AdaptiveScreenSampling;
1380       if (myRenderParams.AdaptiveScreenSampling) // adaptive sampling was requested
1381       {
1382         if (!theGlContext->HasRayTracingAdaptiveSampling())
1383         {
1384           // disable the feature if it is not supported
1385           myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling = myRenderParams.AdaptiveScreenSampling = Standard_False;
1386           theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION, GL_DEBUG_TYPE_PORTABILITY, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_LOW,
1387                                      "Adaptive sampling not supported (OpenGL 4.4 or GL_NV_shader_atomic_float is missing)");
1388         }
1389       }
1390
1391       aToRebuildShaders = Standard_True;
1392     }
1393
1394     if (aToRebuildShaders)
1395     {
1396       // Reject accumulated frames
1397       myAccumFrames = 0;
1398
1399       // Environment map should be updated
1400       myToUpdateEnvironmentMap = Standard_True;
1401
1402       const TCollection_AsciiString aPrefixString = generateShaderPrefix (theGlContext);
1403
1404 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1405       std::cout << "GLSL prefix string:" << std::endl << aPrefixString << std::endl;
1406 #endif
1407
1408       myRaytraceShaderSource.SetPrefix (aPrefixString);
1409       myPostFSAAShaderSource.SetPrefix (aPrefixString);
1410       myOutImageShaderSource.SetPrefix (aPrefixString);
1411
1412       if (!myRaytraceShader->LoadSource (theGlContext, myRaytraceShaderSource.Source())
1413        || !myPostFSAAShader->LoadSource (theGlContext, myPostFSAAShaderSource.Source())
1414        || !myOutImageShader->LoadSource (theGlContext, myOutImageShaderSource.Source()))
1415       {
1416         return safeFailBack ("Failed to load source into ray-tracing fragment shaders", theGlContext);
1417       }
1418
1419       TCollection_AsciiString aLog;
1420
1421       if (!myRaytraceShader->Compile (theGlContext)
1422        || !myPostFSAAShader->Compile (theGlContext)
1423        || !myOutImageShader->Compile (theGlContext))
1424       {
1425 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1426         myRaytraceShader->FetchInfoLog (theGlContext, aLog);
1427
1428         if (!aLog.IsEmpty())
1429         {
1430           std::cout << "Failed to compile ray-tracing shader: " << aLog << "\n";
1431         }
1432 #endif
1433         return safeFailBack ("Failed to compile ray-tracing fragment shaders", theGlContext);
1434       }
1435
1436       myRaytraceProgram->SetAttributeName (theGlContext, Graphic3d_TOA_POS, "occVertex");
1437       myPostFSAAProgram->SetAttributeName (theGlContext, Graphic3d_TOA_POS, "occVertex");
1438       myOutImageProgram->SetAttributeName (theGlContext, Graphic3d_TOA_POS, "occVertex");
1439
1440       if (!myRaytraceProgram->Link (theGlContext)
1441        || !myPostFSAAProgram->Link (theGlContext)
1442        || !myOutImageProgram->Link (theGlContext))
1443       {
1444 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1445         myRaytraceProgram->FetchInfoLog (theGlContext, aLog);
1446
1447         if (!aLog.IsEmpty())
1448         {
1449           std::cout << "Failed to compile ray-tracing shader: " << aLog << "\n";
1450         }
1451 #endif
1452         return safeFailBack ("Failed to initialize vertex attributes for ray-tracing program", theGlContext);
1453       }
1454     }
1455   }
1456
1457   if (myRaytraceInitStatus == OpenGl_RT_NONE)
1458   {
1459     myAccumFrames = 0; // accumulation should be restarted
1460
1461     if (!theGlContext->IsGlGreaterEqual (3, 1))
1462     {
1463       return safeFailBack ("Ray-tracing requires OpenGL 3.1 and higher", theGlContext);
1464     }
1465     else if (!theGlContext->arbTboRGB32)
1466     {
1467       return safeFailBack ("Ray-tracing requires OpenGL 4.0+ or GL_ARB_texture_buffer_object_rgb32 extension", theGlContext);
1468     }
1469     else if (!theGlContext->arbFBOBlit)
1470     {
1471       return safeFailBack ("Ray-tracing requires EXT_framebuffer_blit extension", theGlContext);
1472     }
1473
1474     myRaytraceParameters.NbBounces = myRenderParams.RaytracingDepth;
1475
1476     const TCollection_AsciiString aShaderFolder = Graphic3d_ShaderProgram::ShadersFolder();
1477     if (myIsRaytraceDataValid)
1478     {
1479       myRaytraceParameters.StackSize = Max (THE_DEFAULT_STACK_SIZE,
1480         myRaytraceGeometry.TopLevelTreeDepth() + myRaytraceGeometry.BotLevelTreeDepth());
1481     }
1482
1483     const TCollection_AsciiString aPrefixString  = generateShaderPrefix (theGlContext);
1484
1485 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1486     std::cout << "GLSL prefix string:" << std::endl << aPrefixString << std::endl;
1487 #endif
1488
1489     ShaderSource aBasicVertShaderSrc;
1490     {
1491       if (!aShaderFolder.IsEmpty())
1492       {
1493         const TCollection_AsciiString aFiles[] = { aShaderFolder + "/RaytraceBase.vs", "" };
1494         if (!aBasicVertShaderSrc.LoadFromFiles (aFiles))
1495         {
1496           return safeFailBack (aBasicVertShaderSrc.ErrorDescription(), theGlContext);
1497         }
1498       }
1499       else
1500       {
1501         const TCollection_AsciiString aSrcShaders[] = { Shaders_RaytraceBase_vs, "" };
1502         aBasicVertShaderSrc.LoadFromStrings (aSrcShaders);
1503       }
1504     }
1505
1506     {
1507       if (!aShaderFolder.IsEmpty())
1508       {
1509         const TCollection_AsciiString aFiles[] = { aShaderFolder + "/RaytraceBase.fs",
1510                                                    aShaderFolder + "/PathtraceBase.fs",
1511                                                    aShaderFolder + "/RaytraceRender.fs",
1512                                                    "" };
1513         if (!myRaytraceShaderSource.LoadFromFiles (aFiles, aPrefixString))
1514         {
1515           return safeFailBack (myRaytraceShaderSource.ErrorDescription(), theGlContext);
1516         }
1517       }
1518       else
1519       {
1520         const TCollection_AsciiString aSrcShaders[] = { Shaders_RaytraceBase_fs,
1521                                                         Shaders_PathtraceBase_fs,
1522                                                         Shaders_RaytraceRender_fs,
1523                                                         "" };
1524         myRaytraceShaderSource.LoadFromStrings (aSrcShaders, aPrefixString);
1525       }
1526
1527       Handle(OpenGl_ShaderObject) aBasicVertShader = initShader (GL_VERTEX_SHADER, aBasicVertShaderSrc, theGlContext);
1528       if (aBasicVertShader.IsNull())
1529       {
1530         return safeFailBack ("Failed to initialize ray-trace vertex shader", theGlContext);
1531       }
1532
1533       myRaytraceShader = initShader (GL_FRAGMENT_SHADER, myRaytraceShaderSource, theGlContext);
1534       if (myRaytraceShader.IsNull())
1535       {
1536         aBasicVertShader->Release (theGlContext.operator->());
1537         return safeFailBack ("Failed to initialize ray-trace fragment shader", theGlContext);
1538       }
1539
1540       myRaytraceProgram = initProgram (theGlContext, aBasicVertShader, myRaytraceShader);
1541       if (myRaytraceProgram.IsNull())
1542       {
1543         return safeFailBack ("Failed to initialize ray-trace shader program", theGlContext);
1544       }
1545     }
1546
1547     {
1548       if (!aShaderFolder.IsEmpty())
1549       {
1550         const TCollection_AsciiString aFiles[] = { aShaderFolder + "/RaytraceBase.fs", aShaderFolder + "/RaytraceSmooth.fs", "" };
1551         if (!myPostFSAAShaderSource.LoadFromFiles (aFiles, aPrefixString))
1552         {
1553           return safeFailBack (myPostFSAAShaderSource.ErrorDescription(), theGlContext);
1554         }
1555       }
1556       else
1557       {
1558         const TCollection_AsciiString aSrcShaders[] = { Shaders_RaytraceBase_fs, Shaders_RaytraceSmooth_fs, "" };
1559         myPostFSAAShaderSource.LoadFromStrings (aSrcShaders, aPrefixString);
1560       }
1561
1562       Handle(OpenGl_ShaderObject) aBasicVertShader = initShader (GL_VERTEX_SHADER, aBasicVertShaderSrc, theGlContext);
1563       if (aBasicVertShader.IsNull())
1564       {
1565         return safeFailBack ("Failed to initialize FSAA vertex shader", theGlContext);
1566       }
1567
1568       myPostFSAAShader = initShader (GL_FRAGMENT_SHADER, myPostFSAAShaderSource, theGlContext);
1569       if (myPostFSAAShader.IsNull())
1570       {
1571         aBasicVertShader->Release (theGlContext.operator->());
1572         return safeFailBack ("Failed to initialize FSAA fragment shader", theGlContext);
1573       }
1574
1575       myPostFSAAProgram = initProgram (theGlContext, aBasicVertShader, myPostFSAAShader);
1576       if (myPostFSAAProgram.IsNull())
1577       {
1578         return safeFailBack ("Failed to initialize FSAA shader program", theGlContext);
1579       }
1580     }
1581
1582     {
1583       if (!aShaderFolder.IsEmpty())
1584       {
1585         const TCollection_AsciiString aFiles[] = { aShaderFolder + "/Display.fs", "" };
1586         if (!myOutImageShaderSource.LoadFromFiles (aFiles, aPrefixString))
1587         {
1588           return safeFailBack (myOutImageShaderSource.ErrorDescription(), theGlContext);
1589         }
1590       }
1591       else
1592       {
1593         const TCollection_AsciiString aSrcShaders[] = { Shaders_Display_fs, "" };
1594         myOutImageShaderSource.LoadFromStrings (aSrcShaders, aPrefixString);
1595       }
1596
1597       Handle(OpenGl_ShaderObject) aBasicVertShader = initShader (GL_VERTEX_SHADER, aBasicVertShaderSrc, theGlContext);
1598       if (aBasicVertShader.IsNull())
1599       {
1600         return safeFailBack ("Failed to set vertex shader source", theGlContext);
1601       }
1602
1603       myOutImageShader = initShader (GL_FRAGMENT_SHADER, myOutImageShaderSource, theGlContext);
1604       if (myOutImageShader.IsNull())
1605       {
1606         aBasicVertShader->Release (theGlContext.operator->());
1607         return safeFailBack ("Failed to set display fragment shader source", theGlContext);
1608       }
1609
1610       myOutImageProgram = initProgram (theGlContext, aBasicVertShader, myOutImageShader);
1611       if (myOutImageProgram.IsNull())
1612       {
1613         return safeFailBack ("Failed to initialize display shader program", theGlContext);
1614       }
1615     }
1616   }
1617
1618   if (myRaytraceInitStatus == OpenGl_RT_NONE || aToRebuildShaders)
1619   {
1620     for (Standard_Integer anIndex = 0; anIndex < 2; ++anIndex)
1621     {
1622       Handle(OpenGl_ShaderProgram)& aShaderProgram =
1623         (anIndex == 0) ? myRaytraceProgram : myPostFSAAProgram;
1624
1625       theGlContext->BindProgram (aShaderProgram);
1626
1627       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1628         "uSceneMinPointTexture", OpenGl_RT_SceneMinPointTexture);
1629       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1630         "uSceneMaxPointTexture", OpenGl_RT_SceneMaxPointTexture);
1631       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1632         "uSceneNodeInfoTexture", OpenGl_RT_SceneNodeInfoTexture);
1633       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1634         "uGeometryVertexTexture", OpenGl_RT_GeometryVertexTexture);
1635       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1636         "uGeometryNormalTexture", OpenGl_RT_GeometryNormalTexture);
1637       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1638         "uGeometryTexCrdTexture", OpenGl_RT_GeometryTexCrdTexture);
1639       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1640         "uGeometryTriangTexture", OpenGl_RT_GeometryTriangTexture);
1641       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext, 
1642         "uSceneTransformTexture", OpenGl_RT_SceneTransformTexture);
1643       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1644         "uEnvironmentMapTexture", OpenGl_RT_EnvironmentMapTexture);
1645       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1646         "uRaytraceMaterialTexture", OpenGl_RT_RaytraceMaterialTexture);
1647       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1648         "uRaytraceLightSrcTexture", OpenGl_RT_RaytraceLightSrcTexture);
1649
1650       if (anIndex == 1)
1651       {
1652         aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1653           "uFSAAInputTexture", OpenGl_RT_FsaaInputTexture);
1654       }
1655       else
1656       {
1657         aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1658           "uAccumTexture", OpenGl_RT_PrevAccumTexture);
1659       }
1660
1661       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_aPosition] =
1662         aShaderProgram->GetAttributeLocation (theGlContext, "occVertex");
1663
1664       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOriginLB] =
1665         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uOriginLB");
1666       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOriginRB] =
1667         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uOriginRB");
1668       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOriginLT] =
1669         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uOriginLT");
1670       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOriginRT] =
1671         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uOriginRT");
1672       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uDirectLB] =
1673         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uDirectLB");
1674       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uDirectRB] =
1675         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uDirectRB");
1676       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uDirectLT] =
1677         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uDirectLT");
1678       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uDirectRT] =
1679         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uDirectRT");
1680       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uViewPrMat] =
1681         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uViewMat");
1682       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uUnviewMat] =
1683         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uUnviewMat");
1684
1685       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSceneRad] =
1686         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uSceneRadius");
1687       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSceneEps] =
1688         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uSceneEpsilon");
1689       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uLightCount] =
1690         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uLightCount");
1691       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uLightAmbnt] =
1692         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uGlobalAmbient");
1693
1694       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOffsetX] =
1695         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uOffsetX");
1696       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOffsetY] =
1697         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uOffsetY");
1698       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSamples] =
1699         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uSamples");
1700
1701       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uTexSamplersArray] =
1702         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uTextureSamplers");
1703
1704       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uShadowsEnabled] =
1705         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uShadowsEnabled");
1706       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uReflectEnabled] =
1707         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uReflectEnabled");
1708       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSphereMapEnabled] =
1709         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uSphereMapEnabled");
1710       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSphereMapForBack] =
1711         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uSphereMapForBack");
1712       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uBlockedRngEnabled] =
1713         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uBlockedRngEnabled");
1714
1715       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uWinSizeX] =
1716         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uWinSizeX");
1717       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uWinSizeY] =
1718         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uWinSizeY");
1719
1720       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uAccumSamples] =
1721         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uAccumSamples");
1722       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uFrameRndSeed] =
1723         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uFrameRndSeed");
1724
1725       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uRenderImage] =
1726         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uRenderImage");
1727       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOffsetImage] =
1728         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uOffsetImage");
1729
1730       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uBackColorTop] =
1731         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uBackColorTop");
1732       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uBackColorBot] =
1733         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uBackColorBot");
1734     }
1735
1736     theGlContext->BindProgram (myOutImageProgram);
1737
1738     myOutImageProgram->SetSampler (theGlContext,
1739       "uInputTexture", OpenGl_RT_PrevAccumTexture);
1740
1741     myOutImageProgram->SetSampler (theGlContext,
1742       "uDepthTexture", OpenGl_RT_RaytraceDepthTexture);
1743
1744     theGlContext->BindProgram (NULL);
1745   }
1746
1747   if (myRaytraceInitStatus != OpenGl_RT_NONE)
1748   {
1749     return myRaytraceInitStatus == OpenGl_RT_INIT;
1750   }
1751
1752   const GLfloat aVertices[] = { -1.f, -1.f,  0.f,
1753                                 -1.f,  1.f,  0.f,
1754                                  1.f,  1.f,  0.f,
1755                                  1.f,  1.f,  0.f,
1756                                  1.f, -1.f,  0.f,
1757                                 -1.f, -1.f,  0.f };
1758
1759   myRaytraceScreenQuad.Init (theGlContext, 3, 6, aVertices);
1760
1761   myRaytraceInitStatus = OpenGl_RT_INIT; // initialized in normal way
1762
1763   return Standard_True;
1764 }
1765
1766 // =======================================================================
1767 // function : nullifyResource
1768 // purpose  : Releases OpenGL resource
1769 // =======================================================================
1770 template <class T>
1771 inline void nullifyResource (const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext, Handle(T)& theResource)
1772 {
1773   if (!theResource.IsNull())
1774   {
1775     theResource->Release (theGlContext.operator->());
1776     theResource.Nullify();
1777   }
1778 }
1779
1780 // =======================================================================
1781 // function : releaseRaytraceResources
1782 // purpose  : Releases OpenGL/GLSL shader programs
1783 // =======================================================================
1784 void OpenGl_View::releaseRaytraceResources (const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext, const Standard_Boolean theToRebuild)
1785 {
1786   // release shader resources
1787   nullifyResource (theGlContext, myRaytraceShader);
1788   nullifyResource (theGlContext, myPostFSAAShader);
1789
1790   nullifyResource (theGlContext, myRaytraceProgram);
1791   nullifyResource (theGlContext, myPostFSAAProgram);
1792   nullifyResource (theGlContext, myOutImageProgram);
1793
1794   if (!theToRebuild) // complete release
1795   {
1796     myRaytraceFBO1[0]->Release (theGlContext.operator->());
1797     myRaytraceFBO1[1]->Release (theGlContext.operator->());
1798     myRaytraceFBO2[0]->Release (theGlContext.operator->());
1799     myRaytraceFBO2[1]->Release (theGlContext.operator->());
1800
1801     nullifyResource (theGlContext, myRaytraceOutputTexture[0]);
1802     nullifyResource (theGlContext, myRaytraceOutputTexture[1]);
1803
1804     nullifyResource (theGlContext, myRaytraceTileOffsetsTexture);
1805     nullifyResource (theGlContext, myRaytraceVisualErrorTexture);
1806
1807     nullifyResource (theGlContext, mySceneNodeInfoTexture);
1808     nullifyResource (theGlContext, mySceneMinPointTexture);
1809     nullifyResource (theGlContext, mySceneMaxPointTexture);
1810
1811     nullifyResource (theGlContext, myGeometryVertexTexture);
1812     nullifyResource (theGlContext, myGeometryNormalTexture);
1813     nullifyResource (theGlContext, myGeometryTexCrdTexture);
1814     nullifyResource (theGlContext, myGeometryTriangTexture);
1815     nullifyResource (theGlContext, mySceneTransformTexture);
1816
1817     nullifyResource (theGlContext, myRaytraceLightSrcTexture);
1818     nullifyResource (theGlContext, myRaytraceMaterialTexture);
1819
1820     myRaytraceGeometry.ReleaseResources (theGlContext);
1821
1822     if (myRaytraceScreenQuad.IsValid ())
1823     {
1824       myRaytraceScreenQuad.Release (theGlContext.operator->());
1825     }
1826   }
1827 }
1828
1829 // =======================================================================
1830 // function : updateRaytraceBuffers
1831 // purpose  : Updates auxiliary OpenGL frame buffers.
1832 // =======================================================================
1833 Standard_Boolean OpenGl_View::updateRaytraceBuffers (const Standard_Integer        theSizeX,
1834                                                      const Standard_Integer        theSizeY,
1835                                                      const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
1836 {
1837   // Auxiliary buffers are not used
1838   if (!myRaytraceParameters.GlobalIllumination && !myRenderParams.IsAntialiasingEnabled)
1839   {
1840     myRaytraceFBO1[0]->Release (theGlContext.operator->());
1841     myRaytraceFBO2[0]->Release (theGlContext.operator->());
1842     myRaytraceFBO1[1]->Release (theGlContext.operator->());
1843     myRaytraceFBO2[1]->Release (theGlContext.operator->());
1844
1845     return Standard_True;
1846   }
1847
1848   if (myRaytraceFBO1[0]->GetSizeX() != theSizeX
1849    || myRaytraceFBO1[0]->GetSizeY() != theSizeY)
1850   {
1851     myAccumFrames = 0;
1852   }
1853
1854   myRaytraceFBO1[0]->InitLazy (theGlContext, theSizeX, theSizeY, GL_RGBA32F, myFboDepthFormat);
1855   myRaytraceFBO2[0]->InitLazy (theGlContext, theSizeX, theSizeY, GL_RGBA32F, myFboDepthFormat);
1856
1857   // Init second set of buffers for stereographic rendering.
1858   if (myCamera->ProjectionType() == Graphic3d_Camera::Projection_Stereo)
1859   {
1860     myRaytraceFBO1[1]->InitLazy (theGlContext, theSizeX, theSizeY, GL_RGBA32F, myFboDepthFormat);
1861     myRaytraceFBO2[1]->InitLazy (theGlContext, theSizeX, theSizeY, GL_RGBA32F, myFboDepthFormat);
1862   }
1863   else
1864   {
1865     myRaytraceFBO1[1]->Release (theGlContext.operator->());
1866     myRaytraceFBO2[1]->Release (theGlContext.operator->());
1867   }
1868
1869   myTileSampler.SetSize (theSizeX, theSizeY);
1870
1871   if (myRaytraceTileOffsetsTexture.IsNull())
1872   {
1873     myRaytraceOutputTexture[0] = new OpenGl_Texture();
1874     myRaytraceOutputTexture[1] = new OpenGl_Texture();
1875
1876     myRaytraceTileOffsetsTexture = new OpenGl_Texture();
1877     myRaytraceVisualErrorTexture = new OpenGl_Texture();
1878   }
1879
1880   if (myRaytraceOutputTexture[0]->SizeX() / 3 != theSizeX
1881    || myRaytraceOutputTexture[0]->SizeY() / 2 != theSizeY)
1882   {
1883     // Due to limitations of OpenGL image load-store extension
1884     // atomic operations are supported only for single-channel
1885     // images, so we define GL_R32F image. It is used as array
1886     // of 6D floating point vectors:
1887     // 0 - R color channel
1888     // 1 - G color channel
1889     // 2 - B color channel
1890     // 3 - hit time transformed into OpenGL NDC space
1891     // 4 - luminance accumulated for odd samples only
1892     myRaytraceOutputTexture[0]->InitRectangle (theGlContext,
1893       theSizeX * 3, theSizeY * 2, OpenGl_TextureFormat::Create<GLfloat, 1>());
1894
1895     // workaround for some NVIDIA drivers
1896     myRaytraceVisualErrorTexture->Release (theGlContext.operator->());
1897     myRaytraceTileOffsetsTexture->Release (theGlContext.operator->());
1898
1899     myRaytraceVisualErrorTexture->Init (theGlContext,
1900       GL_R32I, GL_RED_INTEGER, GL_INT, myTileSampler.NbTilesX(), myTileSampler.NbTilesY(), Graphic3d_TOT_2D);
1901
1902     myRaytraceTileOffsetsTexture->Init (theGlContext,
1903       GL_RG32I, GL_RG_INTEGER, GL_INT, myTileSampler.NbTilesX(), myTileSampler.NbTilesY(), Graphic3d_TOT_2D);
1904   }
1905
1906   if (myCamera->ProjectionType() == Graphic3d_Camera::Projection_Stereo)
1907   {
1908     if (myRaytraceOutputTexture[1]->SizeX() / 3 != theSizeX
1909      || myRaytraceOutputTexture[1]->SizeY() / 2 != theSizeY)
1910     {
1911       myRaytraceOutputTexture[1]->InitRectangle (theGlContext,
1912         theSizeX * 3, theSizeY * 2, OpenGl_TextureFormat::Create<GLfloat, 1>());
1913     }
1914   }
1915   else
1916   {
1917     myRaytraceOutputTexture[1]->Release (theGlContext.operator->());
1918   }
1919
1920   return Standard_True;
1921 }
1922
1923 // =======================================================================
1924 // function : updateCamera
1925 // purpose  : Generates viewing rays for corners of screen quad
1926 // =======================================================================
1927 void OpenGl_View::updateCamera (const OpenGl_Mat4& theOrientation,
1928                                 const OpenGl_Mat4& theViewMapping,
1929                                 OpenGl_Vec3*       theOrigins,
1930                                 OpenGl_Vec3*       theDirects,
1931                                 OpenGl_Mat4&       theViewPr,
1932                                 OpenGl_Mat4&       theUnview)
1933 {
1934   // compute view-projection matrix
1935   theViewPr = theViewMapping * theOrientation;
1936
1937   // compute inverse view-projection matrix
1938   theViewPr.Inverted (theUnview);
1939
1940   Standard_Integer aOriginIndex = 0;
1941   Standard_Integer aDirectIndex = 0;
1942
1943   for (Standard_Integer aY = -1; aY <= 1; aY += 2)
1944   {
1945     for (Standard_Integer aX = -1; aX <= 1; aX += 2)
1946     {
1947       OpenGl_Vec4 aOrigin (GLfloat(aX),
1948                            GLfloat(aY),
1949                           -1.0f,
1950                            1.0f);
1951
1952       aOrigin = theUnview * aOrigin;
1953
1954       aOrigin.x() = aOrigin.x() / aOrigin.w();
1955       aOrigin.y() = aOrigin.y() / aOrigin.w();
1956       aOrigin.z() = aOrigin.z() / aOrigin.w();
1957
1958       OpenGl_Vec4 aDirect (GLfloat(aX),
1959                            GLfloat(aY),
1960                            1.0f,
1961                            1.0f);
1962
1963       aDirect = theUnview * aDirect;
1964
1965       aDirect.x() = aDirect.x() / aDirect.w();
1966       aDirect.y() = aDirect.y() / aDirect.w();
1967       aDirect.z() = aDirect.z() / aDirect.w();
1968
1969       aDirect = aDirect - aOrigin;
1970
1971       theOrigins[aOriginIndex++] = OpenGl_Vec3 (static_cast<GLfloat> (aOrigin.x()),
1972                                                 static_cast<GLfloat> (aOrigin.y()),
1973                                                 static_cast<GLfloat> (aOrigin.z()));
1974
1975       theDirects[aDirectIndex++] = OpenGl_Vec3 (static_cast<GLfloat> (aDirect.x()),
1976                                                 static_cast<GLfloat> (aDirect.y()),
1977                                                 static_cast<GLfloat> (aDirect.z()));
1978     }
1979   }
1980 }
1981
1982 // =======================================================================
1983 // function : uploadRaytraceData
1984 // purpose  : Uploads ray-trace data to the GPU
1985 // =======================================================================
1986 Standard_Boolean OpenGl_View::uploadRaytraceData (const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
1987 {
1988   if (!theGlContext->IsGlGreaterEqual (3, 1))
1989   {
1990 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1991     std::cout << "Error: OpenGL version is less than 3.1" << std::endl;
1992 #endif
1993     return Standard_False;
1994   }
1995
1996   myAccumFrames = 0; // accumulation should be restarted
1997
1998   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1999   // Prepare OpenGL textures
2000
2001   if (theGlContext->arbTexBindless != NULL)
2002   {
2003     // If OpenGL driver supports bindless textures we need
2004     // to get unique 64- bit handles for using on the GPU
2005     if (!myRaytraceGeometry.UpdateTextureHandles (theGlContext))
2006     {
2007 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2008       std::cout << "Error: Failed to get OpenGL texture handles" << std::endl;
2009 #endif
2010       return Standard_False;
2011     }
2012   }
2013
2014   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
2015   // Create OpenGL BVH buffers
2016
2017   if (mySceneNodeInfoTexture.IsNull()) // create scene BVH buffers
2018   {
2019     mySceneNodeInfoTexture  = new OpenGl_TextureBufferArb;
2020     mySceneMinPointTexture  = new OpenGl_TextureBufferArb;
2021     mySceneMaxPointTexture  = new OpenGl_TextureBufferArb;
2022     mySceneTransformTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
2023
2024     if (!mySceneNodeInfoTexture->Create  (theGlContext)
2025      || !mySceneMinPointTexture->Create  (theGlContext)
2026      || !mySceneMaxPointTexture->Create  (theGlContext)
2027      || !mySceneTransformTexture->Create (theGlContext))
2028     {
2029 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2030       std::cout << "Error: Failed to create scene BVH buffers" << std::endl;
2031 #endif
2032       return Standard_False;
2033     }
2034   }
2035
2036   if (myGeometryVertexTexture.IsNull()) // create geometry buffers
2037   {
2038     myGeometryVertexTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
2039     myGeometryNormalTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
2040     myGeometryTexCrdTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
2041     myGeometryTriangTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
2042
2043     if (!myGeometryVertexTexture->Create (theGlContext)
2044      || !myGeometryNormalTexture->Create (theGlContext)
2045      || !myGeometryTexCrdTexture->Create (theGlContext)
2046      || !myGeometryTriangTexture->Create (theGlContext))
2047     {
2048 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2049       std::cout << "Error: Failed to create buffers for triangulation data" << std::endl;
2050 #endif
2051       return Standard_False;
2052     }
2053   }
2054
2055   if (myRaytraceMaterialTexture.IsNull()) // create material buffer
2056   {
2057     myRaytraceMaterialTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
2058
2059     if (!myRaytraceMaterialTexture->Create (theGlContext))
2060     {
2061 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2062       std::cout << "Error: Failed to create buffers for material data" << std::endl;
2063 #endif
2064       return Standard_False;
2065     }
2066   }
2067   
2068   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
2069   // Write transform buffer
2070
2071   BVH_Mat4f* aNodeTransforms = new BVH_Mat4f[myRaytraceGeometry.Size()];
2072
2073   bool aResult = true;
2074
2075   for (Standard_Integer anElemIndex = 0; anElemIndex < myRaytraceGeometry.Size(); ++anElemIndex)
2076   {
2077     OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = dynamic_cast<OpenGl_TriangleSet*> (
2078       myRaytraceGeometry.Objects().ChangeValue (anElemIndex).operator->());
2079
2080     const BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>* aTransform = 
2081       dynamic_cast<const BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>* > (aTriangleSet->Properties().operator->());
2082
2083     Standard_ASSERT_RETURN (aTransform != NULL,
2084       "OpenGl_TriangleSet does not contain transform", Standard_False);
2085
2086     aNodeTransforms[anElemIndex] = aTransform->Inversed();
2087   }
2088
2089   aResult &= mySceneTransformTexture->Init (theGlContext, 4,
2090     myRaytraceGeometry.Size() * 4, reinterpret_cast<const GLfloat*> (aNodeTransforms));
2091
2092   delete [] aNodeTransforms;
2093
2094   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
2095   // Write geometry and bottom-level BVH buffers
2096
2097   Standard_Size aTotalVerticesNb = 0;
2098   Standard_Size aTotalElementsNb = 0;
2099   Standard_Size aTotalBVHNodesNb = 0;
2100
2101   for (Standard_Integer anElemIndex = 0; anElemIndex < myRaytraceGeometry.Size(); ++anElemIndex)
2102   {
2103     OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = dynamic_cast<OpenGl_TriangleSet*> (
2104       myRaytraceGeometry.Objects().ChangeValue (anElemIndex).operator->());
2105
2106     Standard_ASSERT_RETURN (aTriangleSet != NULL,
2107       "Error: Failed to get triangulation of OpenGL element", Standard_False);
2108
2109     aTotalVerticesNb += aTriangleSet->Vertices.size();
2110     aTotalElementsNb += aTriangleSet->Elements.size();
2111
2112     Standard_ASSERT_RETURN (!aTriangleSet->QuadBVH().IsNull(),
2113       "Error: Failed to get bottom-level BVH of OpenGL element", Standard_False);
2114
2115     aTotalBVHNodesNb += aTriangleSet->QuadBVH()->NodeInfoBuffer().size();
2116   }
2117
2118   aTotalBVHNodesNb += myRaytraceGeometry.QuadBVH()->NodeInfoBuffer().size();
2119
2120   if (aTotalBVHNodesNb != 0)
2121   {
2122     aResult &= mySceneNodeInfoTexture->Init (
2123       theGlContext, 4, GLsizei (aTotalBVHNodesNb), static_cast<const GLuint*>  (NULL));
2124     aResult &= mySceneMinPointTexture->Init (
2125       theGlContext, 3, GLsizei (aTotalBVHNodesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
2126     aResult &= mySceneMaxPointTexture->Init (
2127       theGlContext, 3, GLsizei (aTotalBVHNodesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
2128   }
2129
2130   if (!aResult)
2131   {
2132 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2133     std::cout << "Error: Failed to upload buffers for bottom-level scene BVH" << std::endl;
2134 #endif
2135     return Standard_False;
2136   }
2137
2138   if (aTotalElementsNb != 0)
2139   {
2140     aResult &= myGeometryTriangTexture->Init (
2141       theGlContext, 4, GLsizei (aTotalElementsNb), static_cast<const GLuint*> (NULL));
2142   }
2143
2144   if (aTotalVerticesNb != 0)
2145   {
2146     aResult &= myGeometryVertexTexture->Init (
2147       theGlContext, 3, GLsizei (aTotalVerticesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
2148     aResult &= myGeometryNormalTexture->Init (
2149       theGlContext, 3, GLsizei (aTotalVerticesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
2150     aResult &= myGeometryTexCrdTexture->Init (
2151       theGlContext, 2, GLsizei (aTotalVerticesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
2152   }
2153
2154   if (!aResult)
2155   {
2156 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2157     std::cout << "Error: Failed to upload buffers for scene geometry" << std::endl;
2158 #endif
2159     return Standard_False;
2160   }
2161
2162   const QuadBvhHandle& aBVH = myRaytraceGeometry.QuadBVH();
2163
2164   if (aBVH->Length() > 0)
2165   {
2166     aResult &= mySceneNodeInfoTexture->SubData (theGlContext, 0, aBVH->Length(),
2167       reinterpret_cast<const GLuint*> (&aBVH->NodeInfoBuffer().front()));
2168     aResult &= mySceneMinPointTexture->SubData (theGlContext, 0, aBVH->Length(),
2169       reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aBVH->MinPointBuffer().front()));
2170     aResult &= mySceneMaxPointTexture->SubData (theGlContext, 0, aBVH->Length(),
2171       reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aBVH->MaxPointBuffer().front()));
2172   }
2173
2174   for (Standard_Integer aNodeIdx = 0; aNodeIdx < aBVH->Length(); ++aNodeIdx)
2175   {
2176     if (!aBVH->IsOuter (aNodeIdx))
2177       continue;
2178
2179     OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = myRaytraceGeometry.TriangleSet (aNodeIdx);
2180
2181     Standard_ASSERT_RETURN (aTriangleSet != NULL,
2182       "Error: Failed to get triangulation of OpenGL element", Standard_False);
2183
2184     Standard_Integer aBVHOffset = myRaytraceGeometry.AccelerationOffset (aNodeIdx);
2185
2186     Standard_ASSERT_RETURN (aBVHOffset != OpenGl_RaytraceGeometry::INVALID_OFFSET,
2187       "Error: Failed to get offset for bottom-level BVH", Standard_False);
2188
2189     const Standard_Integer aBvhBuffersSize = aTriangleSet->QuadBVH()->Length();
2190
2191     if (aBvhBuffersSize != 0)
2192     {
2193       aResult &= mySceneNodeInfoTexture->SubData (theGlContext, aBVHOffset, aBvhBuffersSize,
2194         reinterpret_cast<const GLuint*> (&aTriangleSet->QuadBVH()->NodeInfoBuffer().front()));
2195       aResult &= mySceneMinPointTexture->SubData (theGlContext, aBVHOffset, aBvhBuffersSize,
2196         reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->QuadBVH()->MinPointBuffer().front()));
2197       aResult &= mySceneMaxPointTexture->SubData (theGlContext, aBVHOffset, aBvhBuffersSize,
2198         reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->QuadBVH()->MaxPointBuffer().front()));
2199
2200       if (!aResult)
2201       {
2202 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2203         std::cout << "Error: Failed to upload buffers for bottom-level scene BVHs" << std::endl;
2204 #endif
2205         return Standard_False;
2206       }
2207     }
2208
2209     const Standard_Integer aVerticesOffset = myRaytraceGeometry.VerticesOffset (aNodeIdx);
2210
2211     Standard_ASSERT_RETURN (aVerticesOffset != OpenGl_RaytraceGeometry::INVALID_OFFSET,
2212       "Error: Failed to get offset for triangulation vertices of OpenGL element", Standard_False);
2213
2214     if (!aTriangleSet->Vertices.empty())
2215     {
2216       aResult &= myGeometryNormalTexture->SubData (theGlContext, aVerticesOffset,
2217         GLsizei (aTriangleSet->Normals.size()), reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->Normals.front()));
2218       aResult &= myGeometryTexCrdTexture->SubData (theGlContext, aVerticesOffset,
2219         GLsizei (aTriangleSet->TexCrds.size()), reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->TexCrds.front()));
2220       aResult &= myGeometryVertexTexture->SubData (theGlContext, aVerticesOffset,
2221         GLsizei (aTriangleSet->Vertices.size()), reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->Vertices.front()));
2222     }
2223
2224     const Standard_Integer anElementsOffset = myRaytraceGeometry.ElementsOffset (aNodeIdx);
2225
2226     Standard_ASSERT_RETURN (anElementsOffset != OpenGl_RaytraceGeometry::INVALID_OFFSET,
2227       "Error: Failed to get offset for triangulation elements of OpenGL element", Standard_False);
2228
2229     if (!aTriangleSet->Elements.empty())
2230     {
2231       aResult &= myGeometryTriangTexture->SubData (theGlContext, anElementsOffset, GLsizei (aTriangleSet->Elements.size()),
2232                                                    reinterpret_cast<const GLuint*> (&aTriangleSet->Elements.front()));
2233     }
2234
2235     if (!aResult)
2236     {
2237 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2238       std::cout << "Error: Failed to upload triangulation buffers for OpenGL element" << std::endl;
2239 #endif
2240       return Standard_False;
2241     }
2242   }
2243
2244   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
2245   // Write material buffer
2246
2247   if (myRaytraceGeometry.Materials.size() != 0)
2248   {
2249     aResult &= myRaytraceMaterialTexture->Init (theGlContext, 4,
2250       GLsizei (myRaytraceGeometry.Materials.size() * 18), myRaytraceGeometry.Materials.front().Packed());
2251
2252     if (!aResult)
2253     {
2254 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2255       std::cout << "Error: Failed to upload material buffer" << std::endl;
2256 #endif
2257       return Standard_False;
2258     }
2259   }
2260
2261   myIsRaytraceDataValid = myRaytraceGeometry.Objects().Size() != 0;
2262
2263 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2264
2265   Standard_ShortReal aMemTrgUsed = 0.f;
2266   Standard_ShortReal aMemBvhUsed = 0.f;
2267
2268   for (Standard_Integer anElemIdx = 0; anElemIdx < myRaytraceGeometry.Size(); ++anElemIdx)
2269   {
2270     OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = dynamic_cast<OpenGl_TriangleSet*> (myRaytraceGeometry.Objects()(anElemIdx).get());
2271
2272     aMemTrgUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2273       aTriangleSet->Vertices.size() * sizeof (BVH_Vec3f));
2274     aMemTrgUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2275       aTriangleSet->Normals.size() * sizeof (BVH_Vec3f));
2276     aMemTrgUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2277       aTriangleSet->TexCrds.size() * sizeof (BVH_Vec2f));
2278     aMemTrgUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2279       aTriangleSet->Elements.size() * sizeof (BVH_Vec4i));
2280
2281     aMemBvhUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2282       aTriangleSet->QuadBVH()->NodeInfoBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec4i));
2283     aMemBvhUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2284       aTriangleSet->QuadBVH()->MinPointBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec3f));
2285     aMemBvhUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2286       aTriangleSet->QuadBVH()->MaxPointBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec3f));
2287   }
2288
2289   aMemBvhUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2290     myRaytraceGeometry.QuadBVH()->NodeInfoBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec4i));
2291   aMemBvhUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2292     myRaytraceGeometry.QuadBVH()->MinPointBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec3f));
2293   aMemBvhUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2294     myRaytraceGeometry.QuadBVH()->MaxPointBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec3f));
2295
2296   std::cout << "GPU Memory Used (Mb):\n"
2297     << "\tFor mesh: " << aMemTrgUsed / 1048576 << "\n"
2298     << "\tFor BVHs: " << aMemBvhUsed / 1048576 << "\n";
2299
2300 #endif
2301
2302   return aResult;
2303 }
2304
2305 // =======================================================================
2306 // function : updateRaytraceLightSources
2307 // purpose  : Updates 3D scene light sources for ray-tracing
2308 // =======================================================================
2309 Standard_Boolean OpenGl_View::updateRaytraceLightSources (const OpenGl_Mat4& theInvModelView, const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2310 {
2311   std::vector<OpenGl_Light> aLightSources;
2312
2313   if (myShadingModel != Graphic3d_TOSM_NONE)
2314   {
2315     aLightSources.assign (myLights.begin(), myLights.end());
2316
2317     // move positional light sources at the front of the list
2318     std::partition (aLightSources.begin(), aLightSources.end(), IsLightPositional());
2319   }
2320
2321   // get number of 'real' (not ambient) light sources
2322   const size_t aNbLights = std::count_if (aLightSources.begin(), aLightSources.end(), IsNotAmbient());
2323
2324   Standard_Boolean wasUpdated = myRaytraceGeometry.Sources.size () != aNbLights;
2325
2326   if (wasUpdated)
2327   {
2328     myRaytraceGeometry.Sources.resize (aNbLights);
2329   }
2330
2331   myRaytraceGeometry.Ambient = BVH_Vec4f (0.f, 0.f, 0.f, 0.f);
2332
2333   for (size_t aLightIdx = 0, aRealIdx = 0; aLightIdx < aLightSources.size(); ++aLightIdx)
2334   {
2335     const OpenGl_Light& aLight = aLightSources[aLightIdx];
2336
2337     if (aLight.Type == Graphic3d_TOLS_AMBIENT)
2338     {
2339       myRaytraceGeometry.Ambient += BVH_Vec4f (aLight.Color.r() * aLight.Intensity,
2340                                                aLight.Color.g() * aLight.Intensity,
2341                                                aLight.Color.b() * aLight.Intensity,
2342                                                0.0f);
2343       continue;
2344     }
2345
2346     BVH_Vec4f aEmission  (aLight.Color.r() * aLight.Intensity,
2347                           aLight.Color.g() * aLight.Intensity,
2348                           aLight.Color.b() * aLight.Intensity,
2349                           1.0f);
2350
2351     BVH_Vec4f aPosition (-aLight.Direction.x(),
2352                          -aLight.Direction.y(),
2353                          -aLight.Direction.z(),
2354                          0.0f);
2355
2356     if (aLight.Type != Graphic3d_TOLS_DIRECTIONAL)
2357     {
2358       aPosition = BVH_Vec4f (static_cast<float>(aLight.Position.x()),
2359                              static_cast<float>(aLight.Position.y()),
2360                              static_cast<float>(aLight.Position.z()),
2361                              1.0f);
2362
2363       // store smoothing radius in W-component
2364       aEmission.w() = Max (aLight.Smoothness, 0.f);
2365     }
2366     else
2367     {
2368       // store cosine of smoothing angle in W-component
2369       aEmission.w() = cosf (Min (Max (aLight.Smoothness, 0.f), static_cast<Standard_ShortReal> (M_PI / 2.0)));
2370     }
2371
2372     if (aLight.IsHeadlight)
2373     {
2374       aPosition = theInvModelView * aPosition;
2375     }
2376
2377     for (int aK = 0; aK < 4; ++aK)
2378     {
2379       wasUpdated |= (aEmission[aK] != myRaytraceGeometry.Sources[aRealIdx].Emission[aK])
2380                  || (aPosition[aK] != myRaytraceGeometry.Sources[aRealIdx].Position[aK]);
2381     }
2382
2383     if (wasUpdated)
2384     {
2385       myRaytraceGeometry.Sources[aRealIdx] = OpenGl_RaytraceLight (aEmission, aPosition);
2386     }
2387
2388     ++aRealIdx;
2389   }
2390
2391   if (myRaytraceLightSrcTexture.IsNull()) // create light source buffer
2392   {
2393     myRaytraceLightSrcTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
2394   }
2395
2396   if (myRaytraceGeometry.Sources.size() != 0 && wasUpdated)
2397   {
2398     const GLfloat* aDataPtr = myRaytraceGeometry.Sources.front().Packed();
2399     if (!myRaytraceLightSrcTexture->Init (theGlContext, 4, GLsizei (myRaytraceGeometry.Sources.size() * 2), aDataPtr))
2400     {
2401 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2402       std::cout << "Error: Failed to upload light source buffer" << std::endl;
2403 #endif
2404       return Standard_False;
2405     }
2406
2407     myAccumFrames = 0; // accumulation should be restarted
2408   }
2409
2410   return Standard_True;
2411 }
2412
2413 // =======================================================================
2414 // function : setUniformState
2415 // purpose  : Sets uniform state for the given ray-tracing shader program
2416 // =======================================================================
2417 Standard_Boolean OpenGl_View::setUniformState (const Standard_Integer        theProgramId,
2418                                                const Standard_Integer        theWinSizeX,
2419                                                const Standard_Integer        theWinSizeY,
2420                                                const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2421 {
2422   // Get projection state
2423   OpenGl_MatrixState<Standard_ShortReal>& aCntxProjectionState = theGlContext->ProjectionState;
2424
2425   OpenGl_Mat4 aViewPrjMat;
2426   OpenGl_Mat4 anUnviewMat;
2427   OpenGl_Vec3 aOrigins[4];
2428   OpenGl_Vec3 aDirects[4];
2429
2430   updateCamera (myCamera->OrientationMatrixF(),
2431                 aCntxProjectionState.Current(),
2432                 aOrigins,
2433                 aDirects,
2434                 aViewPrjMat,
2435                 anUnviewMat);
2436
2437   Handle(OpenGl_ShaderProgram)& theProgram = theProgramId == 0
2438                                            ? myRaytraceProgram
2439                                            : myPostFSAAProgram;
2440
2441   if (theProgram.IsNull())
2442   {
2443     return Standard_False;
2444   }
2445
2446   // Set camera state
2447   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2448     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uOriginLB], aOrigins[0]);
2449   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2450     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uOriginRB], aOrigins[1]);
2451   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2452     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uOriginLT], aOrigins[2]);
2453   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2454     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uOriginRT], aOrigins[3]);
2455   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2456     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uDirectLB], aDirects[0]);
2457   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2458     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uDirectRB], aDirects[1]);
2459   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2460     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uDirectLT], aDirects[2]);
2461   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2462     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uDirectRT], aDirects[3]);
2463   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2464     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uViewPrMat], aViewPrjMat);
2465   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2466     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uUnviewMat], anUnviewMat);
2467
2468   // Set ray-tracing intersection parameters
2469   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2470     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uSceneRad], myRaytraceSceneRadius);
2471   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2472     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uSceneEps], myRaytraceSceneEpsilon);
2473
2474   const Standard_Integer aLightSourceBufferSize =
2475     static_cast<Standard_Integer> (myRaytraceGeometry.Sources.size());
2476
2477   // Set ray-tracing light source parameters
2478   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2479     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uLightCount], aLightSourceBufferSize);
2480   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2481     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uLightAmbnt], myRaytraceGeometry.Ambient);
2482
2483   // Enable/disable run-time rendering effects
2484   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2485     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uShadowsEnabled], myRenderParams.IsShadowEnabled ?  1 : 0);
2486   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2487     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uReflectEnabled], myRenderParams.IsReflectionEnabled ?  1 : 0);
2488
2489   // Set screen dimensions
2490   myRaytraceProgram->SetUniform (theGlContext,
2491     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uWinSizeX], theWinSizeX);
2492   myRaytraceProgram->SetUniform (theGlContext,
2493     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uWinSizeY], theWinSizeY);
2494
2495   if (myRenderParams.IsGlobalIlluminationEnabled) // if Monte-Carlo sampling enabled
2496   {
2497     theProgram->SetUniform (theGlContext,
2498       myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uBlockedRngEnabled], myRenderParams.CoherentPathTracingMode ?  1 : 0);
2499   }
2500
2501   // Set array of 64-bit texture handles
2502   if (theGlContext->arbTexBindless != NULL && myRaytraceGeometry.HasTextures())
2503   {
2504     const std::vector<GLuint64>& aTextures = myRaytraceGeometry.TextureHandles();
2505
2506     theProgram->SetUniform (theGlContext, myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uTexSamplersArray],
2507       static_cast<GLsizei> (aTextures.size()), reinterpret_cast<const OpenGl_Vec2u*> (&aTextures.front()));
2508   }
2509
2510   // Set background colors (only gradient background supported)
2511   if (myBgGradientArray != NULL && myBgGradientArray->IsDefined())
2512   {
2513     theProgram->SetUniform (theGlContext,
2514       myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uBackColorTop], myBgGradientArray->GradientColor (0));
2515     theProgram->SetUniform (theGlContext,
2516       myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uBackColorBot], myBgGradientArray->GradientColor (1));
2517   }
2518   else
2519   {
2520     const OpenGl_Vec4& aBackColor = myBgColor;
2521
2522     theProgram->SetUniform (theGlContext,
2523       myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uBackColorTop], aBackColor);
2524     theProgram->SetUniform (theGlContext,
2525       myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uBackColorBot], aBackColor);
2526   }
2527
2528   const Standard_Boolean toDisableEnvironmentMap = myTextureEnv.IsNull() || !myTextureEnv->IsValid();
2529   
2530   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2531     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uSphereMapEnabled], toDisableEnvironmentMap ? 0 : 1);
2532
2533   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2534     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uSphereMapForBack], myRenderParams.UseEnvironmentMapBackground ?  1 : 0);
2535
2536   return Standard_True;
2537 }
2538
2539 // =======================================================================
2540 // function : bindRaytraceTextures
2541 // purpose  : Binds ray-trace textures to corresponding texture units
2542 // =======================================================================
2543 void OpenGl_View::bindRaytraceTextures (const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2544 {
2545   if (myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling)
2546   {
2547   #if !defined(GL_ES_VERSION_2_0)
2548     theGlContext->core42->glBindImageTexture (OpenGl_RT_OutputImageLft,
2549       myRaytraceOutputTexture[0]->TextureId(), 0, GL_TRUE, 0, GL_READ_WRITE, GL_R32F);
2550     theGlContext->core42->glBindImageTexture (OpenGl_RT_OutputImageRgh,
2551       myRaytraceOutputTexture[1]->TextureId(), 0, GL_TRUE, 0, GL_READ_WRITE, GL_R32F);
2552
2553     theGlContext->core42->glBindImageTexture (OpenGl_RT_VisualErrorImage,
2554       myRaytraceVisualErrorTexture->TextureId(), 0, GL_TRUE, 0, GL_READ_WRITE, GL_R32I);
2555     theGlContext->core42->glBindImageTexture (OpenGl_RT_TileOffsetsImage,
2556       myRaytraceTileOffsetsTexture->TextureId(), 0, GL_TRUE, 0, GL_READ_ONLY, GL_RG32I);
2557   #endif
2558   }
2559
2560   if (!myTextureEnv.IsNull() && myTextureEnv->IsValid())
2561   {
2562     myTextureEnv->Bind (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_EnvironmentMapTexture);
2563   }
2564
2565   mySceneMinPointTexture->BindTexture    (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMinPointTexture);
2566   mySceneMaxPointTexture->BindTexture    (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMaxPointTexture);
2567   mySceneNodeInfoTexture->BindTexture    (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneNodeInfoTexture);
2568   myGeometryVertexTexture->BindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryVertexTexture);
2569   myGeometryNormalTexture->BindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryNormalTexture);
2570   myGeometryTexCrdTexture->BindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryTexCrdTexture);
2571   myGeometryTriangTexture->BindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryTriangTexture);
2572   mySceneTransformTexture->BindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneTransformTexture);
2573   myRaytraceMaterialTexture->BindTexture (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceMaterialTexture);
2574   myRaytraceLightSrcTexture->BindTexture (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceLightSrcTexture);
2575 }
2576
2577 // =======================================================================
2578 // function : unbindRaytraceTextures
2579 // purpose  : Unbinds ray-trace textures from corresponding texture units
2580 // =======================================================================
2581 void OpenGl_View::unbindRaytraceTextures (const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2582 {
2583   mySceneMinPointTexture->UnbindTexture    (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMinPointTexture);
2584   mySceneMaxPointTexture->UnbindTexture    (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMaxPointTexture);
2585   mySceneNodeInfoTexture->UnbindTexture    (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneNodeInfoTexture);
2586   myGeometryVertexTexture->UnbindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryVertexTexture);
2587   myGeometryNormalTexture->UnbindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryNormalTexture);
2588   myGeometryTexCrdTexture->UnbindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryTexCrdTexture);
2589   myGeometryTriangTexture->UnbindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryTriangTexture);
2590   mySceneTransformTexture->UnbindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneTransformTexture);
2591   myRaytraceMaterialTexture->UnbindTexture (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceMaterialTexture);
2592   myRaytraceLightSrcTexture->UnbindTexture (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceLightSrcTexture);
2593
2594   theGlContext->core15fwd->glActiveTexture (GL_TEXTURE0);
2595 }
2596
2597 // =======================================================================
2598 // function : runRaytraceShaders
2599 // purpose  : Runs ray-tracing shader programs
2600 // =======================================================================
2601 Standard_Boolean OpenGl_View::runRaytraceShaders (const Standard_Integer        theSizeX,
2602                                                   const Standard_Integer        theSizeY,
2603                                                   Graphic3d_Camera::Projection  theProjection,
2604                                                   OpenGl_FrameBuffer*           theReadDrawFbo,
2605                                                   const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2606 {
2607   Standard_Boolean aResult = theGlContext->BindProgram (myRaytraceProgram);
2608
2609   aResult &= setUniformState (0,
2610                               theSizeX,
2611                               theSizeY,
2612                               theGlContext);
2613
2614   if (myRaytraceParameters.GlobalIllumination) // path tracing
2615   {
2616     aResult &= runPathtrace (theProjection, theReadDrawFbo, theGlContext);
2617   }
2618   else // Whitted-style ray-tracing
2619   {
2620     aResult &= runRaytrace (theSizeX, theSizeY, theProjection, theReadDrawFbo, theGlContext);
2621   }
2622
2623   return aResult;
2624 }
2625
2626 // =======================================================================
2627 // function : runRaytrace
2628 // purpose  : Runs Whitted-style ray-tracing
2629 // =======================================================================
2630 Standard_Boolean OpenGl_View::runRaytrace (const Standard_Integer        theSizeX,
2631                                            const Standard_Integer        theSizeY,
2632                                            Graphic3d_Camera::Projection  theProjection,
2633                                            OpenGl_FrameBuffer*           theReadDrawFbo,
2634                                            const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2635 {
2636   Standard_Boolean aResult = Standard_True;
2637
2638   bindRaytraceTextures (theGlContext);
2639
2640   Handle(OpenGl_FrameBuffer) aRenderImageFramebuffer;
2641   Handle(OpenGl_FrameBuffer) aDepthSourceFramebuffer;
2642
2643   // Choose proper set of frame buffers for stereo rendering
2644   const Standard_Integer aFBOIdx (theProjection == Graphic3d_Camera::Projection_MonoRightEye);
2645
2646   if (myRenderParams.IsAntialiasingEnabled) // if second FSAA pass is used
2647   {
2648     myRaytraceFBO1[aFBOIdx]->BindBuffer (theGlContext);
2649
2650     glClear (GL_DEPTH_BUFFER_BIT); // render the image with depth
2651   }
2652
2653   theGlContext->core20fwd->glDrawArrays (GL_TRIANGLES, 0, 6);
2654
2655   if (myRenderParams.IsAntialiasingEnabled)
2656   {
2657     glDisable (GL_DEPTH_TEST); // improve jagged edges without depth buffer
2658
2659     // bind ray-tracing output image as input
2660     myRaytraceFBO1[aFBOIdx]->ColorTexture()->Bind (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_FsaaInputTexture);
2661
2662     aResult &= theGlContext->BindProgram (myPostFSAAProgram);
2663
2664     aResult &= setUniformState (1 /* FSAA ID */,
2665                                 theSizeX,
2666                                 theSizeY,
2667                                 theGlContext);
2668
2669     // Perform multi-pass adaptive FSAA using ping-pong technique.
2670     // We use 'FLIPTRI' sampling pattern changing for every pixel
2671     // (3 additional samples per pixel, the 1st sample is already
2672     // available from initial ray-traced image).
2673     for (Standard_Integer anIt = 1; anIt < 4; ++anIt)
2674     {
2675       GLfloat aOffsetX = 1.f / theSizeX;
2676       GLfloat aOffsetY = 1.f / theSizeY;
2677
2678       if (anIt == 1)
2679       {
2680         aOffsetX *= -0.55f;
2681         aOffsetY *=  0.55f;
2682       }
2683       else if (anIt == 2)
2684       {
2685         aOffsetX *=  0.00f;
2686         aOffsetY *= -0.55f;
2687       }
2688       else if (anIt == 3)
2689       {
2690         aOffsetX *= 0.55f;
2691         aOffsetY *= 0.00f;
2692       }
2693
2694       aResult &= myPostFSAAProgram->SetUniform (theGlContext,
2695         myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uSamples], anIt + 1);
2696       aResult &= myPostFSAAProgram->SetUniform (theGlContext,
2697         myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uOffsetX], aOffsetX);
2698       aResult &= myPostFSAAProgram->SetUniform (theGlContext,
2699         myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uOffsetY], aOffsetY);
2700
2701       Handle(OpenGl_FrameBuffer)& aFramebuffer = anIt % 2
2702                                                ? myRaytraceFBO2[aFBOIdx]
2703                                                : myRaytraceFBO1[aFBOIdx];
2704
2705       aFramebuffer->BindBuffer (theGlContext);
2706
2707       // perform adaptive FSAA pass
2708       theGlContext->core20fwd->glDrawArrays (GL_TRIANGLES, 0, 6);
2709
2710       aFramebuffer->ColorTexture()->Bind (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_FsaaInputTexture);
2711     }
2712
2713     aRenderImageFramebuffer = myRaytraceFBO2[aFBOIdx];
2714     aDepthSourceFramebuffer = myRaytraceFBO1[aFBOIdx];
2715
2716     glEnable (GL_DEPTH_TEST);
2717
2718     // Display filtered image
2719     theGlContext->BindProgram (myOutImageProgram);
2720
2721     if (theReadDrawFbo != NULL)
2722     {
2723       theReadDrawFbo->BindBuffer (theGlContext);
2724     }
2725     else
2726     {
2727       aRenderImageFramebuffer->UnbindBuffer (theGlContext);
2728     }
2729
2730     aRenderImageFramebuffer->ColorTexture()->Bind (
2731       theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_PrevAccumTexture);
2732
2733     aDepthSourceFramebuffer->DepthStencilTexture()->Bind (
2734       theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceDepthTexture);
2735
2736     // copy the output image with depth values
2737     theGlContext->core20fwd->glDrawArrays (GL_TRIANGLES, 0, 6);
2738
2739     aDepthSourceFramebuffer->DepthStencilTexture()->Unbind (
2740       theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceDepthTexture);
2741
2742     aRenderImageFramebuffer->ColorTexture()->Unbind (
2743       theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_PrevAccumTexture);
2744   }
2745
2746   unbindRaytraceTextures (theGlContext);
2747
2748   theGlContext->BindProgram (NULL);
2749
2750   return aResult;
2751 }
2752
2753 // =======================================================================
2754 // function : runPathtrace
2755 // purpose  : Runs path tracing shader
2756 // =======================================================================
2757 Standard_Boolean OpenGl_View::runPathtrace (const Graphic3d_Camera::Projection  theProjection,
2758                                             OpenGl_FrameBuffer*                 theReadDrawFbo,
2759                                             const Handle(OpenGl_Context)&       theGlContext)
2760 {
2761   Standard_Boolean aResult = Standard_True;
2762
2763   if (myToUpdateEnvironmentMap) // check whether the map was changed
2764   {
2765     myAccumFrames = myToUpdateEnvironmentMap = 0;
2766   }
2767
2768   if (myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling)
2769   {
2770     if (myAccumFrames == 0)
2771     {
2772       myTileSampler.Reset(); // reset tile sampler to its initial state
2773     }
2774
2775     // We upload tile offset texture each 4 frames in order
2776     // to minimize overhead of additional memory bandwidth.
2777     // Adaptive sampling is starting after first 30 frames.
2778     if (myAccumFrames % 4 == 0)
2779     {
2780       myTileSampler.Upload (theGlContext, myRaytraceTileOffsetsTexture, myAccumFrames > 30);
2781     }
2782   }
2783
2784   bindRaytraceTextures (theGlContext);
2785
2786   Handle(OpenGl_FrameBuffer) aRenderImageFramebuffer;
2787   Handle(OpenGl_FrameBuffer) aDepthSourceFramebuffer;
2788   Handle(OpenGl_FrameBuffer) anAccumImageFramebuffer;
2789
2790   // Choose proper set of frame buffers for stereo rendering
2791   const Standard_Integer aFBOIdx (theProjection == Graphic3d_Camera::Projection_MonoRightEye);
2792
2793   const Standard_Integer anImageId = (aFBOIdx != 0)
2794                                    ? OpenGl_RT_OutputImageRgh
2795                                    : OpenGl_RT_OutputImageLft;
2796
2797   aRenderImageFramebuffer = myAccumFrames % 2 ? myRaytraceFBO1[aFBOIdx] : myRaytraceFBO2[aFBOIdx];
2798   anAccumImageFramebuffer = myAccumFrames % 2 ? myRaytraceFBO2[aFBOIdx] : myRaytraceFBO1[aFBOIdx];
2799
2800   aDepthSourceFramebuffer = aRenderImageFramebuffer;
2801
2802   anAccumImageFramebuffer->ColorTexture()->Bind (
2803     theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_PrevAccumTexture);
2804
2805   aRenderImageFramebuffer->BindBuffer (theGlContext);
2806
2807   if (myAccumFrames == 0)
2808   {
2809     myRNG.SetSeed(); // start RNG from beginning
2810   }
2811
2812   // Clear adaptive screen sampling images
2813   if (myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling)
2814   {
2815   #if !defined(GL_ES_VERSION_2_0)
2816     if (myAccumFrames == 0)
2817     {
2818       theGlContext->core44->glClearTexImage (myRaytraceOutputTexture[aFBOIdx]->TextureId(), 0, GL_RED, GL_FLOAT, NULL);
2819     }
2820
2821     theGlContext->core44->glClearTexImage (myRaytraceVisualErrorTexture->TextureId(), 0, GL_RED_INTEGER, GL_INT, NULL);
2822   #endif
2823   }
2824
2825   // Set frame accumulation weight
2826   myRaytraceProgram->SetUniform (theGlContext,
2827     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uAccumSamples], myAccumFrames);
2828
2829   // Set random number generator seed
2830   myRaytraceProgram->SetUniform (theGlContext,
2831     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uFrameRndSeed], static_cast<Standard_Integer> (myRNG.NextInt() >> 2));
2832
2833   // Set image uniforms for render program
2834   myRaytraceProgram->SetUniform (theGlContext,
2835     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uRenderImage], anImageId);
2836   myRaytraceProgram->SetUniform (theGlContext,
2837     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uOffsetImage], OpenGl_RT_TileOffsetsImage);
2838
2839   glDisable (GL_DEPTH_TEST);
2840
2841   // Generate for the given RNG seed
2842   theGlContext->core20fwd->glDrawArrays (GL_TRIANGLES, 0, 6);
2843
2844   // Output accumulated path traced image
2845   theGlContext->BindProgram (myOutImageProgram);
2846
2847   if (myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling)
2848   {
2849     // Set uniforms for display program
2850     myOutImageProgram->SetUniform (theGlContext, "uRenderImage",   anImageId);
2851     myOutImageProgram->SetUniform (theGlContext, "uAccumFrames",   myAccumFrames);
2852     myOutImageProgram->SetUniform (theGlContext, "uVarianceImage", OpenGl_RT_VisualErrorImage);
2853     myOutImageProgram->SetUniform (theGlContext, "uDebugAdaptive", myRenderParams.ShowSamplingTiles ?  1 : 0);
2854   }
2855
2856   if (theReadDrawFbo != NULL)
2857   {
2858     theReadDrawFbo->BindBuffer (theGlContext);
2859   }
2860   else
2861   {
2862     aRenderImageFramebuffer->UnbindBuffer (theGlContext);
2863   }
2864
2865   aRenderImageFramebuffer->ColorTexture()->Bind (
2866     theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_PrevAccumTexture);
2867
2868   glEnable (GL_DEPTH_TEST);
2869
2870   // Copy accumulated image with correct depth values
2871   theGlContext->core20fwd->glDrawArrays (GL_TRIANGLES, 0, 6);
2872
2873   aRenderImageFramebuffer->ColorTexture()->Unbind (
2874     theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_PrevAccumTexture);
2875
2876   if (myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling)
2877   {
2878     myRaytraceVisualErrorTexture->Bind (theGlContext);
2879
2880     // Download visual error map from the GPU and build
2881     // adjusted tile offsets for optimal image sampling
2882     myTileSampler.GrabVarianceMap (theGlContext);
2883   }
2884
2885   unbindRaytraceTextures (theGlContext);
2886
2887   theGlContext->BindProgram (NULL);
2888
2889   return aResult;
2890 }
2891
2892 // =======================================================================
2893 // function : raytrace
2894 // purpose  : Redraws the window using OpenGL/GLSL ray-tracing
2895 // =======================================================================
2896 Standard_Boolean OpenGl_View::raytrace (const Standard_Integer        theSizeX,
2897                                         const Standard_Integer        theSizeY,
2898                                         Graphic3d_Camera::Projection  theProjection,
2899                                         OpenGl_FrameBuffer*           theReadDrawFbo,
2900                                         const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2901 {
2902   if (!initRaytraceResources (theGlContext))
2903   {
2904     return Standard_False;
2905   }
2906
2907   if (!updateRaytraceBuffers (theSizeX, theSizeY, theGlContext))
2908   {
2909     return Standard_False;
2910   }
2911
2912   OpenGl_Mat4 aLightSourceMatrix;
2913
2914   // Get inversed model-view matrix for transforming lights
2915   myCamera->OrientationMatrixF().Inverted (aLightSourceMatrix);
2916
2917   if (!updateRaytraceLightSources (aLightSourceMatrix, theGlContext))
2918   {
2919     return Standard_False;
2920   }
2921
2922   // Generate image using Whitted-style ray-tracing or path tracing
2923   if (myIsRaytraceDataValid)
2924   {
2925     myRaytraceScreenQuad.BindVertexAttrib (theGlContext, Graphic3d_TOA_POS);
2926
2927     if (!myRaytraceGeometry.AcquireTextures (theGlContext))
2928     {
2929       theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION, GL_DEBUG_TYPE_ERROR,
2930         0, GL_DEBUG_SEVERITY_MEDIUM, "Error: Failed to acquire OpenGL image textures");
2931     }
2932
2933     glDisable (GL_BLEND);
2934
2935     const Standard_Boolean aResult = runRaytraceShaders (theSizeX,
2936                                                          theSizeY,
2937                                                          theProjection,
2938                                                          theReadDrawFbo,
2939                                                          theGlContext);
2940
2941     if (!aResult)
2942     {
2943       theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION, GL_DEBUG_TYPE_ERROR,
2944         0, GL_DEBUG_SEVERITY_MEDIUM, "Error: Failed to execute ray-tracing shaders");
2945     }
2946
2947     if (!myRaytraceGeometry.ReleaseTextures (theGlContext))
2948     {
2949       theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION, GL_DEBUG_TYPE_ERROR,
2950         0, GL_DEBUG_SEVERITY_MEDIUM, "Error: Failed to release OpenGL image textures");
2951     }
2952
2953     myRaytraceScreenQuad.UnbindVertexAttrib (theGlContext, Graphic3d_TOA_POS);
2954   }
2955
2956   return Standard_True;
2957 }