0027607: Visualization - Implement adaptive screen space sampling in path tracing
[occt.git] / src / OpenGl / OpenGl_View_Raytrace.cxx
1 // Created on: 2015-02-20
2 // Created by: Denis BOGOLEPOV
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12 //
13 // Alternatively, this file may be used under the terms of Open CASCADE
14 // commercial license or contractual agreement.
15
16 #include <OpenGl_View.hxx>
17
18 #include <Graphic3d_TextureParams.hxx>
19 #include <OpenGl_PrimitiveArray.hxx>
20 #include <OpenGl_VertexBuffer.hxx>
21 #include <OpenGl_GlCore44.hxx>
22 #include <OSD_Protection.hxx>
23 #include <OSD_File.hxx>
24
25 using namespace OpenGl_Raytrace;
26
27 //! Use this macro to output ray-tracing debug info
28 // #define RAY_TRACE_PRINT_INFO
29
30 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
31   #include <OSD_Timer.hxx>
32 #endif
33
34 namespace
35 {
36   static const OpenGl_Vec4 THE_WHITE_COLOR (1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f);
37   static const OpenGl_Vec4 THE_BLACK_COLOR (0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
38 }
39
40 // =======================================================================
41 // function : updateRaytraceGeometry
42 // purpose  : Updates 3D scene geometry for ray-tracing
43 // =======================================================================
44 Standard_Boolean OpenGl_View::updateRaytraceGeometry (const RaytraceUpdateMode      theMode,
45                                                       const Standard_Integer        theViewId,
46                                                       const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
47 {
48   // In 'check' mode (OpenGl_GUM_CHECK) the scene geometry is analyzed for
49   // modifications. This is light-weight procedure performed on each frame
50   if (theMode == OpenGl_GUM_CHECK)
51   {
52     if (myLayerListState != myZLayers.ModificationState())
53     {
54       return updateRaytraceGeometry (OpenGl_GUM_PREPARE, theViewId, theGlContext);
55     }
56   }
57   else if (theMode == OpenGl_GUM_PREPARE)
58   {
59     myRaytraceGeometry.ClearMaterials();
60
61     myArrayToTrianglesMap.clear();
62
63     myIsRaytraceDataValid = Standard_False;
64   }
65
66   // The set of processed structures (reflected to ray-tracing)
67   // This set is used to remove out-of-date records from the
68   // hash map of structures
69   std::set<const OpenGl_Structure*> anElements;
70
71   // Set to store all currently visible OpenGL primitive arrays
72   // applicable for ray-tracing
73   std::set<Standard_Size> anArrayIDs;
74
75   // Set to store all non-raytracable elements allowing tracking
76   // of changes in OpenGL scene (only for path tracing)
77   std::set<Standard_Integer> aNonRaytraceIDs;
78
79   const OpenGl_Layer& aLayer = myZLayers.Layer (Graphic3d_ZLayerId_Default);
80
81   if (aLayer.NbStructures() != 0)
82   {
83     const OpenGl_ArrayOfIndexedMapOfStructure& aStructArray = aLayer.ArrayOfStructures();
84
85     for (Standard_Integer anIndex = 0; anIndex < aStructArray.Length(); ++anIndex)
86     {
87       for (OpenGl_IndexedMapOfStructure::Iterator aStructIt (aStructArray (anIndex)); aStructIt.More(); aStructIt.Next())
88       {
89         const OpenGl_Structure* aStructure = aStructIt.Value();
90
91         if (theMode == OpenGl_GUM_CHECK)
92         {
93           if (toUpdateStructure (aStructure))
94           {
95             return updateRaytraceGeometry (OpenGl_GUM_PREPARE, theViewId, theGlContext);
96           }
97           else if (aStructure->IsVisible() && myRaytraceParameters.GlobalIllumination)
98           {
99             aNonRaytraceIDs.insert (aStructure->highlight ? aStructure->Id : -aStructure->Id);
100           }
101         }
102         else if (theMode == OpenGl_GUM_PREPARE)
103         {
104           if (!aStructure->IsRaytracable() || !aStructure->IsVisible())
105           {
106             continue;
107           }
108           else if (!aStructure->ViewAffinity.IsNull() && !aStructure->ViewAffinity->IsVisible (theViewId))
109           {
110             continue;
111           }
112
113           for (OpenGl_Structure::GroupIterator aGroupIter (aStructure->Groups()); aGroupIter.More(); aGroupIter.Next())
114           {
115             // Extract OpenGL elements from the group (primitives arrays)
116             for (const OpenGl_ElementNode* aNode = aGroupIter.Value()->FirstNode(); aNode != NULL; aNode = aNode->next)
117             {
118               OpenGl_PrimitiveArray* aPrimArray = dynamic_cast<OpenGl_PrimitiveArray*> (aNode->elem);
119
120               if (aPrimArray != NULL)
121               {
122                 anArrayIDs.insert (aPrimArray->GetUID());
123               }
124             }
125           }
126         }
127         else if (theMode == OpenGl_GUM_REBUILD)
128         {
129           if (!aStructure->IsRaytracable())
130           {
131             continue;
132           }
133           else if (addRaytraceStructure (aStructure, theGlContext))
134           {
135             anElements.insert (aStructure); // structure was processed
136           }
137         }
138       }
139     }
140   }
141
142   if (theMode == OpenGl_GUM_PREPARE)
143   {
144     BVH_ObjectSet<Standard_ShortReal, 3>::BVH_ObjectList anUnchangedObjects;
145
146     // Filter out unchanged objects so only their transformations and materials
147     // will be updated (and newly added objects will be processed from scratch)
148     for (Standard_Integer anObjIdx = 0; anObjIdx < myRaytraceGeometry.Size(); ++anObjIdx)
149     {
150       OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = dynamic_cast<OpenGl_TriangleSet*> (
151         myRaytraceGeometry.Objects().ChangeValue (anObjIdx).operator->());
152
153       if (aTriangleSet == NULL)
154       {
155         continue;
156       }
157
158       if (anArrayIDs.find (aTriangleSet->AssociatedPArrayID()) != anArrayIDs.end())
159       {
160         anUnchangedObjects.Append (myRaytraceGeometry.Objects().Value (anObjIdx));
161
162         myArrayToTrianglesMap[aTriangleSet->AssociatedPArrayID()] = aTriangleSet;
163       }
164     }
165
166     myRaytraceGeometry.Objects() = anUnchangedObjects;
167
168     return updateRaytraceGeometry (OpenGl_GUM_REBUILD, theViewId, theGlContext);
169   }
170   else if (theMode == OpenGl_GUM_REBUILD)
171   {
172     // Actualize the hash map of structures - remove out-of-date records
173     std::map<const OpenGl_Structure*, StructState>::iterator anIter = myStructureStates.begin();
174
175     while (anIter != myStructureStates.end())
176     {
177       if (anElements.find (anIter->first) == anElements.end())
178       {
179         myStructureStates.erase (anIter++);
180       }
181       else
182       {
183         ++anIter;
184       }
185     }
186
187     // Actualize OpenGL layer list state
188     myLayerListState = myZLayers.ModificationState();
189
190     // Rebuild two-level acceleration structure
191     myRaytraceGeometry.ProcessAcceleration();
192
193     myRaytraceSceneRadius = 2.f /* scale factor */ * std::max (
194       myRaytraceGeometry.Box().CornerMin().cwiseAbs().maxComp(),
195       myRaytraceGeometry.Box().CornerMax().cwiseAbs().maxComp());
196
197     const BVH_Vec3f aSize = myRaytraceGeometry.Box().Size();
198
199     myRaytraceSceneEpsilon = Max (1.0e-6f, 1.0e-4f * aSize.Modulus());
200
201     return uploadRaytraceData (theGlContext);
202   }
203
204   if (myRaytraceParameters.GlobalIllumination)
205   {
206     Standard_Boolean toRestart =
207       aNonRaytraceIDs.size() != myNonRaytraceStructureIDs.size();
208
209     for (std::set<Standard_Integer>::iterator anID = aNonRaytraceIDs.begin(); anID != aNonRaytraceIDs.end() && !toRestart; ++anID)
210     {
211       if (myNonRaytraceStructureIDs.find (*anID) == myNonRaytraceStructureIDs.end())
212       {
213         toRestart = Standard_True;
214       }
215     }
216
217     if (toRestart)
218     {
219       myAccumFrames = 0;
220     }
221
222     myNonRaytraceStructureIDs = aNonRaytraceIDs;
223   }
224
225   return Standard_True;
226 }
227
228 // =======================================================================
229 // function : toUpdateStructure
230 // purpose  : Checks to see if the structure is modified
231 // =======================================================================
232 Standard_Boolean OpenGl_View::toUpdateStructure (const OpenGl_Structure* theStructure)
233 {
234   if (!theStructure->IsRaytracable())
235   {
236     if (theStructure->ModificationState() > 0)
237     {
238       theStructure->ResetModificationState();
239
240       return Standard_True; // ray-trace element was removed - need to rebuild
241     }
242
243     return Standard_False; // did not contain ray-trace elements
244   }
245
246   std::map<const OpenGl_Structure*, StructState>::iterator aStructState = myStructureStates.find (theStructure);
247
248   if (aStructState == myStructureStates.end() || aStructState->second.StructureState != theStructure->ModificationState())
249   {
250     return Standard_True;
251   }
252   else if (theStructure->InstancedStructure() != NULL)
253   {
254     return aStructState->second.InstancedState != theStructure->InstancedStructure()->ModificationState();
255   }
256
257   return Standard_False;
258 }
259
260 // =======================================================================
261 // function : buildTextureTransform
262 // purpose  : Constructs texture transformation matrix
263 // =======================================================================
264 void buildTextureTransform (const Handle(Graphic3d_TextureParams)& theParams, BVH_Mat4f& theMatrix)
265 {
266   theMatrix.InitIdentity();
267
268   // Apply scaling
269   const Graphic3d_Vec2& aScale = theParams->Scale();
270
271   theMatrix.ChangeValue (0, 0) *= aScale.x();
272   theMatrix.ChangeValue (1, 0) *= aScale.x();
273   theMatrix.ChangeValue (2, 0) *= aScale.x();
274   theMatrix.ChangeValue (3, 0) *= aScale.x();
275
276   theMatrix.ChangeValue (0, 1) *= aScale.y();
277   theMatrix.ChangeValue (1, 1) *= aScale.y();
278   theMatrix.ChangeValue (2, 1) *= aScale.y();
279   theMatrix.ChangeValue (3, 1) *= aScale.y();
280
281   // Apply translation
282   const Graphic3d_Vec2 aTrans = -theParams->Translation();
283
284   theMatrix.ChangeValue (0, 3) = theMatrix.GetValue (0, 0) * aTrans.x() +
285                                  theMatrix.GetValue (0, 1) * aTrans.y();
286
287   theMatrix.ChangeValue (1, 3) = theMatrix.GetValue (1, 0) * aTrans.x() +
288                                  theMatrix.GetValue (1, 1) * aTrans.y();
289
290   theMatrix.ChangeValue (2, 3) = theMatrix.GetValue (2, 0) * aTrans.x() +
291                                  theMatrix.GetValue (2, 1) * aTrans.y();
292
293   // Apply rotation
294   const Standard_ShortReal aSin = std::sin (
295     -theParams->Rotation() * static_cast<Standard_ShortReal> (M_PI / 180.0));
296   const Standard_ShortReal aCos = std::cos (
297     -theParams->Rotation() * static_cast<Standard_ShortReal> (M_PI / 180.0));
298
299   BVH_Mat4f aRotationMat;
300   aRotationMat.SetValue (0, 0,  aCos);
301   aRotationMat.SetValue (1, 1,  aCos);
302   aRotationMat.SetValue (0, 1, -aSin);
303   aRotationMat.SetValue (1, 0,  aSin);
304
305   theMatrix = theMatrix * aRotationMat;
306 }
307
308 // =======================================================================
309 // function : convertMaterial
310 // purpose  : Creates ray-tracing material properties
311 // =======================================================================
312 OpenGl_RaytraceMaterial OpenGl_View::convertMaterial (const OpenGl_AspectFace*      theAspect,
313                                                       const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
314 {
315   OpenGl_RaytraceMaterial theMaterial;
316
317   const Graphic3d_MaterialAspect& aSrcMat = theAspect->Aspect()->FrontMaterial();
318   const OpenGl_Vec3& aMatCol  = theAspect->Aspect()->InteriorColor();
319   const float        aShine   = 128.0f * float(aSrcMat.Shininess());
320   const bool         isPhysic = aSrcMat.MaterialType (Graphic3d_MATERIAL_PHYSIC) == Standard_True;
321
322   // ambient component
323   if (aSrcMat.ReflectionMode (Graphic3d_TOR_AMBIENT))
324   {
325     const OpenGl_Vec3& aSrcAmb = isPhysic ? aSrcMat.AmbientColor() : aMatCol;
326     theMaterial.Ambient = BVH_Vec4f (aSrcAmb * (float )aSrcMat.Ambient(),  1.0f);
327   }
328   else
329   {
330     theMaterial.Ambient = THE_BLACK_COLOR;
331   }
332
333   // diffusion component
334   if (aSrcMat.ReflectionMode (Graphic3d_TOR_DIFFUSE))
335   {
336     const OpenGl_Vec3& aSrcDif = isPhysic ? aSrcMat.DiffuseColor() : aMatCol;
337     theMaterial.Diffuse = BVH_Vec4f (aSrcDif * (float )aSrcMat.Diffuse(), -1.0f); // -1 is no texture
338   }
339   else
340   {
341     theMaterial.Diffuse = BVH_Vec4f (THE_BLACK_COLOR.rgb(), -1.0f);
342   }
343
344   // specular component
345   if (aSrcMat.ReflectionMode (Graphic3d_TOR_SPECULAR))
346   {
347     const OpenGl_Vec3& aSrcSpe  = aSrcMat.SpecularColor();
348     const OpenGl_Vec3& aSrcSpe2 = isPhysic ? aSrcSpe : THE_WHITE_COLOR.rgb();
349     theMaterial.Specular = BVH_Vec4f (aSrcSpe2 * (float )aSrcMat.Specular(), aShine);
350
351     const Standard_ShortReal aMaxRefl = Max (theMaterial.Diffuse.x() + theMaterial.Specular.x(),
352                                         Max (theMaterial.Diffuse.y() + theMaterial.Specular.y(),
353                                              theMaterial.Diffuse.z() + theMaterial.Specular.z()));
354
355     const Standard_ShortReal aReflectionScale = 0.75f / aMaxRefl;
356
357     // ignore isPhysic here
358     theMaterial.Reflection = BVH_Vec4f (aSrcSpe * (float )aSrcMat.Specular() * aReflectionScale, 0.0f);
359   }
360   else
361   {
362     theMaterial.Specular = BVH_Vec4f (THE_BLACK_COLOR.rgb(), aShine);
363   }
364
365   // emission component
366   if (aSrcMat.ReflectionMode (Graphic3d_TOR_EMISSION))
367   {
368     const OpenGl_Vec3& aSrcEms = isPhysic ? aSrcMat.EmissiveColor() : aMatCol;
369     theMaterial.Emission = BVH_Vec4f (aSrcEms * (float )aSrcMat.Emissive(), 1.0f);
370   }
371   else
372   {
373     theMaterial.Emission = THE_BLACK_COLOR;
374   }
375
376   const float anIndex = (float )aSrcMat.RefractionIndex();
377   theMaterial.Transparency = BVH_Vec4f (1.0f - (float )aSrcMat.Transparency(),
378                                         (float )aSrcMat.Transparency(),
379                                         anIndex == 0 ? 1.0f : anIndex,
380                                         anIndex == 0 ? 1.0f : 1.0f / anIndex);
381
382   // Serialize physically-based material properties
383   const Graphic3d_BSDF& aBSDF = aSrcMat.BSDF();
384
385   theMaterial.BSDF.Le = BVH_Vec4f (aBSDF.Le,               0.f);
386   theMaterial.BSDF.Kd = BVH_Vec4f (aBSDF.Kd, -1.f /* no tex */);
387   theMaterial.BSDF.Kr = BVH_Vec4f (aBSDF.Kr,               0.f);
388   theMaterial.BSDF.Kt = BVH_Vec4f (aBSDF.Kt,               0.f);
389   theMaterial.BSDF.Ks = BVH_Vec4f (aBSDF.Ks,   aBSDF.Roughness);
390
391   theMaterial.BSDF.Fresnel = aBSDF.Fresnel.Serialize();
392
393   theMaterial.BSDF.Absorption = BVH_Vec4f (aBSDF.AbsorptionColor,
394                                            aBSDF.AbsorptionCoeff);
395
396   // Handle material textures
397   if (theAspect->Aspect()->ToMapTexture())
398   {
399     if (theGlContext->HasRayTracingTextures())
400     {
401       buildTextureTransform (theAspect->TextureParams(), theMaterial.TextureTransform);
402
403       // write texture ID to diffuse w-component
404       theMaterial.Diffuse.w() = theMaterial.BSDF.Kd.w() =
405         static_cast<Standard_ShortReal> (myRaytraceGeometry.AddTexture (theAspect->TextureRes (theGlContext)));
406     }
407     else if (!myIsRaytraceWarnTextures)
408     {
409       const TCollection_ExtendedString aWarnMessage =
410         "Warning: texturing in Ray-Trace requires GL_ARB_bindless_texture extension which is missing. "
411         "Please try to update graphics card driver. At the moment textures will be ignored.";
412
413       theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
414         GL_DEBUG_TYPE_PORTABILITY, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, aWarnMessage);
415
416       myIsRaytraceWarnTextures = Standard_True;
417     }
418   }
419
420   return theMaterial;
421 }
422
423 // =======================================================================
424 // function : addRaytraceStructure
425 // purpose  : Adds OpenGL structure to ray-traced scene geometry
426 // =======================================================================
427 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceStructure (const OpenGl_Structure*       theStructure,
428                                                     const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
429 {
430   if (!theStructure->IsVisible())
431   {
432     myStructureStates[theStructure] = StructState (theStructure);
433
434     return Standard_True;
435   }
436
437   // Get structure material
438   OpenGl_RaytraceMaterial aDefaultMaterial;
439   Standard_Boolean aResult = addRaytraceGroups (theStructure, aDefaultMaterial, theStructure->Transformation(), theGlContext);
440
441   // Process all connected OpenGL structures
442   const OpenGl_Structure* anInstanced = theStructure->InstancedStructure();
443
444   if (anInstanced != NULL && anInstanced->IsRaytracable())
445   {
446     aResult &= addRaytraceGroups (anInstanced, aDefaultMaterial, theStructure->Transformation(), theGlContext);
447   }
448
449   myStructureStates[theStructure] = StructState (theStructure);
450
451   return aResult;
452 }
453
454 // =======================================================================
455 // function : addRaytraceGroups
456 // purpose  : Adds OpenGL groups to ray-traced scene geometry
457 // =======================================================================
458 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceGroups (const OpenGl_Structure*        theStructure,
459                                                  const OpenGl_RaytraceMaterial& theStructMat,
460                                                  const Handle(Geom_Transformation)& theTrsf,
461                                                  const Handle(OpenGl_Context)&  theGlContext)
462 {
463   OpenGl_Mat4 aMat4;
464   for (OpenGl_Structure::GroupIterator aGroupIter (theStructure->Groups()); aGroupIter.More(); aGroupIter.Next())
465   {
466     // Get group material
467     OpenGl_RaytraceMaterial aGroupMaterial;
468     if (aGroupIter.Value()->AspectFace() != NULL)
469     {
470       aGroupMaterial = convertMaterial (
471         aGroupIter.Value()->AspectFace(), theGlContext);
472     }
473
474     Standard_Integer aMatID = static_cast<Standard_Integer> (myRaytraceGeometry.Materials.size());
475
476     // Use group material if available, otherwise use structure material
477     myRaytraceGeometry.Materials.push_back (
478       aGroupIter.Value()->AspectFace() != NULL ? aGroupMaterial : theStructMat);
479
480     // Add OpenGL elements from group (extract primitives arrays and aspects)
481     for (const OpenGl_ElementNode* aNode = aGroupIter.Value()->FirstNode(); aNode != NULL; aNode = aNode->next)
482     {
483       OpenGl_AspectFace* anAspect = dynamic_cast<OpenGl_AspectFace*> (aNode->elem);
484
485       if (anAspect != NULL)
486       {
487         aMatID = static_cast<Standard_Integer> (myRaytraceGeometry.Materials.size());
488
489         OpenGl_RaytraceMaterial aMaterial = convertMaterial (anAspect, theGlContext);
490
491         myRaytraceGeometry.Materials.push_back (aMaterial);
492       }
493       else
494       {
495         OpenGl_PrimitiveArray* aPrimArray = dynamic_cast<OpenGl_PrimitiveArray*> (aNode->elem);
496
497         if (aPrimArray != NULL)
498         {
499           std::map<Standard_Size, OpenGl_TriangleSet*>::iterator aSetIter = myArrayToTrianglesMap.find (aPrimArray->GetUID());
500
501           if (aSetIter != myArrayToTrianglesMap.end())
502           {
503             OpenGl_TriangleSet* aSet = aSetIter->second;
504
505             BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>* aTransform = new BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>();
506
507             if (!theTrsf.IsNull())
508             {
509               theTrsf->Trsf().GetMat4 (aMat4);
510               aTransform->SetTransform (aMat4);
511             }
512
513             aSet->SetProperties (aTransform);
514
515             if (aSet->MaterialIndex() != OpenGl_TriangleSet::INVALID_MATERIAL && aSet->MaterialIndex() != aMatID)
516             {
517               aSet->SetMaterialIndex (aMatID);
518             }
519           }
520           else
521           {
522             NCollection_Handle<BVH_Object<Standard_ShortReal, 3> > aSet =
523               addRaytracePrimitiveArray (aPrimArray, aMatID, 0);
524
525             if (!aSet.IsNull())
526             {
527               BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>* aTransform = new BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>;
528
529               if (!theTrsf.IsNull())
530               {
531                 theTrsf->Trsf().GetMat4 (aMat4);
532                 aTransform->SetTransform (aMat4);
533               }
534
535               aSet->SetProperties (aTransform);
536
537               myRaytraceGeometry.Objects().Append (aSet);
538             }
539           }
540         }
541       }
542     }
543   }
544
545   return Standard_True;
546 }
547
548 // =======================================================================
549 // function : addRaytracePrimitiveArray
550 // purpose  : Adds OpenGL primitive array to ray-traced scene geometry
551 // =======================================================================
552 OpenGl_TriangleSet* OpenGl_View::addRaytracePrimitiveArray (const OpenGl_PrimitiveArray* theArray,
553                                                             const Standard_Integer       theMaterial,
554                                                             const OpenGl_Mat4*           theTransform)
555 {
556   const Handle(Graphic3d_BoundBuffer)& aBounds   = theArray->Bounds();
557   const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& anIndices = theArray->Indices();
558   const Handle(Graphic3d_Buffer)&      anAttribs = theArray->Attributes();
559
560   if (theArray->DrawMode() < GL_TRIANGLES
561   #ifndef GL_ES_VERSION_2_0
562    || theArray->DrawMode() > GL_POLYGON
563   #else
564    || theArray->DrawMode() > GL_TRIANGLE_FAN
565   #endif
566    || anAttribs.IsNull())
567   {
568     return NULL;
569   }
570
571   OpenGl_Mat4 aNormalMatrix;
572
573   if (theTransform != NULL)
574   {
575     Standard_ASSERT_RETURN (theTransform->Inverted (aNormalMatrix),
576       "Error: Failed to compute normal transformation matrix", NULL);
577
578     aNormalMatrix.Transpose();
579   }
580
581   OpenGl_TriangleSet* aSet = new OpenGl_TriangleSet (theArray->GetUID());
582   {
583     aSet->Vertices.reserve (anAttribs->NbElements);
584     aSet->Normals.reserve  (anAttribs->NbElements);
585     aSet->TexCrds.reserve  (anAttribs->NbElements);
586
587     const size_t aVertFrom = aSet->Vertices.size();
588
589     for (Standard_Integer anAttribIter = 0; anAttribIter < anAttribs->NbAttributes; ++anAttribIter)
590     {
591       const Graphic3d_Attribute& anAttrib = anAttribs->Attribute       (anAttribIter);
592       const size_t               anOffset = anAttribs->AttributeOffset (anAttribIter);
593       if (anAttrib.Id == Graphic3d_TOA_POS)
594       {
595         if (anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC3
596          || anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC4)
597         {
598           for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
599           {
600             aSet->Vertices.push_back (
601               *reinterpret_cast<const Graphic3d_Vec3*> (anAttribs->value (aVertIter) + anOffset));
602           }
603         }
604         else if (anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC2)
605         {
606           for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
607           {
608             const Standard_ShortReal* aCoords =
609               reinterpret_cast<const Standard_ShortReal*> (anAttribs->value (aVertIter) + anOffset);
610
611             aSet->Vertices.push_back (BVH_Vec3f (aCoords[0], aCoords[1], 0.0f));
612           }
613         }
614       }
615       else if (anAttrib.Id == Graphic3d_TOA_NORM)
616       {
617         if (anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC3
618          || anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC4)
619         {
620           for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
621           {
622             aSet->Normals.push_back (
623               *reinterpret_cast<const Graphic3d_Vec3*> (anAttribs->value (aVertIter) + anOffset));
624           }
625         }
626       }
627       else if (anAttrib.Id == Graphic3d_TOA_UV)
628       {
629         if (anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC2)
630         {
631           for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
632           {
633             aSet->TexCrds.push_back (
634               *reinterpret_cast<const Graphic3d_Vec2*> (anAttribs->value (aVertIter) + anOffset));
635           }
636         }
637       }
638     }
639
640     if (aSet->Normals.size() != aSet->Vertices.size())
641     {
642       for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
643       {
644         aSet->Normals.push_back (BVH_Vec3f());
645       }
646     }
647
648     if (aSet->TexCrds.size() != aSet->Vertices.size())
649     {
650       for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
651       {
652         aSet->TexCrds.push_back (BVH_Vec2f());
653       }
654     }
655
656     if (theTransform != NULL)
657     {
658       for (size_t aVertIter = aVertFrom; aVertIter < aSet->Vertices.size(); ++aVertIter)
659       {
660         BVH_Vec3f& aVertex = aSet->Vertices[aVertIter];
661
662         BVH_Vec4f aTransVertex = *theTransform *
663           BVH_Vec4f (aVertex.x(), aVertex.y(), aVertex.z(), 1.f);
664
665         aVertex = BVH_Vec3f (aTransVertex.x(), aTransVertex.y(), aTransVertex.z());
666       }
667       for (size_t aVertIter = aVertFrom; aVertIter < aSet->Normals.size(); ++aVertIter)
668       {
669         BVH_Vec3f& aNormal = aSet->Normals[aVertIter];
670
671         BVH_Vec4f aTransNormal = aNormalMatrix *
672           BVH_Vec4f (aNormal.x(), aNormal.y(), aNormal.z(), 0.f);
673
674         aNormal = BVH_Vec3f (aTransNormal.x(), aTransNormal.y(), aTransNormal.z());
675       }
676     }
677
678     if (!aBounds.IsNull())
679     {
680       for (Standard_Integer aBound = 0, aBoundStart = 0; aBound < aBounds->NbBounds; ++aBound)
681       {
682         const Standard_Integer aVertNum = aBounds->Bounds[aBound];
683
684         if (!addRaytraceVertexIndices (*aSet, theMaterial, aVertNum, aBoundStart, *theArray))
685         {
686           delete aSet;
687           return NULL;
688         }
689
690         aBoundStart += aVertNum;
691       }
692     }
693     else
694     {
695       const Standard_Integer aVertNum = !anIndices.IsNull() ? anIndices->NbElements : anAttribs->NbElements;
696
697       if (!addRaytraceVertexIndices (*aSet, theMaterial, aVertNum, 0, *theArray))
698       {
699         delete aSet;
700         return NULL;
701       }
702     }
703   }
704
705   if (aSet->Size() != 0)
706   {
707     aSet->MarkDirty();
708   }
709
710   return aSet;
711 }
712
713 // =======================================================================
714 // function : addRaytraceVertexIndices
715 // purpose  : Adds vertex indices to ray-traced scene geometry
716 // =======================================================================
717 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceVertexIndices (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
718                                                         const Standard_Integer               theMatID,
719                                                         const Standard_Integer               theCount,
720                                                         const Standard_Integer               theOffset,
721                                                         const OpenGl_PrimitiveArray&         theArray)
722 {
723   switch (theArray.DrawMode())
724   {
725     case GL_TRIANGLES:      return addRaytraceTriangleArray        (theSet, theMatID, theCount, theOffset, theArray.Indices());
726     case GL_TRIANGLE_FAN:   return addRaytraceTriangleFanArray     (theSet, theMatID, theCount, theOffset, theArray.Indices());
727     case GL_TRIANGLE_STRIP: return addRaytraceTriangleStripArray   (theSet, theMatID, theCount, theOffset, theArray.Indices());
728   #if !defined(GL_ES_VERSION_2_0)
729     case GL_QUAD_STRIP:     return addRaytraceQuadrangleStripArray (theSet, theMatID, theCount, theOffset, theArray.Indices());
730     case GL_QUADS:          return addRaytraceQuadrangleArray      (theSet, theMatID, theCount, theOffset, theArray.Indices());
731     case GL_POLYGON:        return addRaytracePolygonArray         (theSet, theMatID, theCount, theOffset, theArray.Indices());
732   #endif
733   }
734
735   return Standard_False;
736 }
737
738 // =======================================================================
739 // function : addRaytraceTriangleArray
740 // purpose  : Adds OpenGL triangle array to ray-traced scene geometry
741 // =======================================================================
742 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceTriangleArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
743                                                         const Standard_Integer               theMatID,
744                                                         const Standard_Integer               theCount,
745                                                         const Standard_Integer               theOffset,
746                                                         const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices)
747 {
748   if (theCount < 3)
749   {
750     return Standard_True;
751   }
752
753   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount / 3);
754
755   if (!theIndices.IsNull())
756   {
757     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; aVert += 3)
758     {
759       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 0),
760                                             theIndices->Index (aVert + 1),
761                                             theIndices->Index (aVert + 2),
762                                             theMatID));
763     }
764   }
765   else
766   {
767     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; aVert += 3)
768     {
769       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 0, aVert + 1, aVert + 2, theMatID));
770     }
771   }
772
773   return Standard_True;
774 }
775
776 // =======================================================================
777 // function : addRaytraceTriangleFanArray
778 // purpose  : Adds OpenGL triangle fan array to ray-traced scene geometry
779 // =======================================================================
780 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceTriangleFanArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
781                                                            const Standard_Integer               theMatID,
782                                                            const Standard_Integer               theCount,
783                                                            const Standard_Integer               theOffset,
784                                                            const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices)
785 {
786   if (theCount < 3)
787   {
788     return Standard_True;
789   }
790
791   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount - 2);
792
793   if (!theIndices.IsNull())
794   {
795     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert)
796     {
797       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (theOffset),
798                                             theIndices->Index (aVert + 1),
799                                             theIndices->Index (aVert + 2),
800                                             theMatID));
801     }
802   }
803   else
804   {
805     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert)
806     {
807       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theOffset,
808                                             aVert + 1,
809                                             aVert + 2,
810                                             theMatID));
811     }
812   }
813
814   return Standard_True;
815 }
816
817 // =======================================================================
818 // function : addRaytraceTriangleStripArray
819 // purpose  : Adds OpenGL triangle strip array to ray-traced scene geometry
820 // =======================================================================
821 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceTriangleStripArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
822                                                              const Standard_Integer               theMatID,
823                                                              const Standard_Integer               theCount,
824                                                              const Standard_Integer               theOffset,
825                                                              const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices)
826 {
827   if (theCount < 3)
828   {
829     return Standard_True;
830   }
831
832   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount - 2);
833
834   if (!theIndices.IsNull())
835   {
836     for (Standard_Integer aVert = theOffset, aCW = 0; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert, aCW = (aCW + 1) % 2)
837     {
838       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + (aCW ? 1 : 0)),
839                                             theIndices->Index (aVert + (aCW ? 0 : 1)),
840                                             theIndices->Index (aVert + 2),
841                                             theMatID));
842     }
843   }
844   else
845   {
846     for (Standard_Integer aVert = theOffset, aCW = 0; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert, aCW = (aCW + 1) % 2)
847     {
848       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + (aCW ? 1 : 0),
849                                             aVert + (aCW ? 0 : 1),
850                                             aVert + 2,
851                                             theMatID));
852     }
853   }
854
855   return Standard_True;
856 }
857
858 // =======================================================================
859 // function : addRaytraceQuadrangleArray
860 // purpose  : Adds OpenGL quad array to ray-traced scene geometry
861 // =======================================================================
862 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceQuadrangleArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
863                                                           const Standard_Integer               theMatID,
864                                                           const Standard_Integer               theCount,
865                                                           const Standard_Integer               theOffset,
866                                                           const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices)
867 {
868   if (theCount < 4)
869   {
870     return Standard_True;
871   }
872
873   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount / 2);
874
875   if (!theIndices.IsNull())
876   {
877     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 3; aVert += 4)
878     {
879       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 0),
880                                             theIndices->Index (aVert + 1),
881                                             theIndices->Index (aVert + 2),
882                                             theMatID));
883       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 0),
884                                             theIndices->Index (aVert + 2),
885                                             theIndices->Index (aVert + 3),
886                                             theMatID));
887     }
888   }
889   else
890   {
891     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 3; aVert += 4)
892     {
893       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 0, aVert + 1, aVert + 2,
894                                             theMatID));
895       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 0, aVert + 2, aVert + 3,
896                                             theMatID));
897     }
898   }
899
900   return Standard_True;
901 }
902
903 // =======================================================================
904 // function : addRaytraceQuadrangleStripArray
905 // purpose  : Adds OpenGL quad strip array to ray-traced scene geometry
906 // =======================================================================
907 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceQuadrangleStripArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
908                                                                const Standard_Integer               theMatID,
909                                                                const Standard_Integer               theCount,
910                                                                const Standard_Integer               theOffset,
911                                                                const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices)
912 {
913   if (theCount < 4)
914   {
915     return Standard_True;
916   }
917
918   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + 2 * theCount - 6);
919
920   if (!theIndices.IsNull())
921   {
922     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 3; aVert += 2)
923     {
924       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 0),
925                                             theIndices->Index (aVert + 1),
926                                             theIndices->Index (aVert + 2),
927                                             theMatID));
928
929       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 1),
930                                             theIndices->Index (aVert + 3),
931                                             theIndices->Index (aVert + 2),
932                                             theMatID));
933     }
934   }
935   else
936   {
937     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 3; aVert += 2)
938     {
939       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 0,
940                                             aVert + 1,
941                                             aVert + 2,
942                                             theMatID));
943
944       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 1,
945                                             aVert + 3,
946                                             aVert + 2,
947                                             theMatID));
948     }
949   }
950
951   return Standard_True;
952 }
953
954 // =======================================================================
955 // function : addRaytracePolygonArray
956 // purpose  : Adds OpenGL polygon array to ray-traced scene geometry
957 // =======================================================================
958 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytracePolygonArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
959                                                        const Standard_Integer               theMatID,
960                                                        const Standard_Integer               theCount,
961                                                        const Standard_Integer               theOffset,
962                                                        const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices)
963 {
964   if (theCount < 3)
965   {
966     return Standard_True;
967   }
968
969   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount - 2);
970
971   if (!theIndices.IsNull())
972   {
973     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert)
974     {
975       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (theOffset),
976                                             theIndices->Index (aVert + 1),
977                                             theIndices->Index (aVert + 2),
978                                             theMatID));
979     }
980   }
981   else
982   {
983     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert)
984     {
985       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theOffset,
986                                             aVert + 1,
987                                             aVert + 2,
988                                             theMatID));
989     }
990   }
991
992   return Standard_True;
993 }
994
995 const TCollection_AsciiString OpenGl_View::ShaderSource::EMPTY_PREFIX;
996
997 // =======================================================================
998 // function : Source
999 // purpose  : Returns shader source combined with prefix
1000 // =======================================================================
1001 TCollection_AsciiString OpenGl_View::ShaderSource::Source() const
1002 {
1003   const TCollection_AsciiString aVersion = "#version 140";
1004
1005   if (myPrefix.IsEmpty())
1006   {
1007     return aVersion + "\n" + mySource;
1008   }
1009
1010   return aVersion + "\n" + myPrefix + "\n" + mySource;
1011 }
1012
1013 // =======================================================================
1014 // function : Load
1015 // purpose  : Loads shader source from specified files
1016 // =======================================================================
1017 Standard_Boolean OpenGl_View::ShaderSource::Load (const TCollection_AsciiString* theFileNames,
1018                                                   const TCollection_AsciiString& thePrefix)
1019 {
1020   myError.Clear();
1021   mySource.Clear();
1022   TCollection_AsciiString aMissingFiles;
1023   for (Standard_Integer anIndex = 0; !theFileNames[anIndex].IsEmpty(); ++anIndex)
1024   {
1025     OSD_File aFile (theFileNames[anIndex]);
1026     if (aFile.Exists())
1027     {
1028       aFile.Open (OSD_ReadOnly, OSD_Protection());
1029     }
1030     if (!aFile.IsOpen())
1031     {
1032       if (!aMissingFiles.IsEmpty())
1033       {
1034         aMissingFiles += ", ";
1035       }
1036       aMissingFiles += TCollection_AsciiString("'") + theFileNames[anIndex] + "'";
1037       continue;
1038     }
1039     else if (!aMissingFiles.IsEmpty())
1040     {
1041       aFile.Close();
1042       continue;
1043     }
1044
1045     TCollection_AsciiString aSource;
1046     aFile.Read (aSource, (Standard_Integer) aFile.Size());
1047     if (!aSource.IsEmpty())
1048     {
1049       mySource += TCollection_AsciiString ("\n") + aSource;
1050     }
1051     aFile.Close();
1052   }
1053
1054   myPrefix = thePrefix;
1055   if (!aMissingFiles.IsEmpty())
1056   {
1057     myError = TCollection_AsciiString("Shader files ") + aMissingFiles + " are missing or inaccessible";
1058     return Standard_False;
1059   }
1060   return Standard_True;
1061 }
1062
1063 // =======================================================================
1064 // function : generateShaderPrefix
1065 // purpose  : Generates shader prefix based on current ray-tracing options
1066 // =======================================================================
1067 TCollection_AsciiString OpenGl_View::generateShaderPrefix (const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext) const
1068 {
1069   TCollection_AsciiString aPrefixString =
1070     TCollection_AsciiString ("#define STACK_SIZE ") + TCollection_AsciiString (myRaytraceParameters.StackSize) + "\n" +
1071     TCollection_AsciiString ("#define NB_BOUNCES ") + TCollection_AsciiString (myRaytraceParameters.NbBounces);
1072
1073   if (myRaytraceParameters.TransparentShadows)
1074   {
1075     aPrefixString += TCollection_AsciiString ("\n#define TRANSPARENT_SHADOWS");
1076   }
1077
1078   // If OpenGL driver supports bindless textures and texturing
1079   // is actually used, activate texturing in ray-tracing mode
1080   if (myRaytraceParameters.UseBindlessTextures && theGlContext->arbTexBindless != NULL)
1081   {
1082     aPrefixString += TCollection_AsciiString ("\n#define USE_TEXTURES") +
1083       TCollection_AsciiString ("\n#define MAX_TEX_NUMBER ") + TCollection_AsciiString (OpenGl_RaytraceGeometry::MAX_TEX_NUMBER);
1084   }
1085
1086   if (myRaytraceParameters.GlobalIllumination) // path tracing activated
1087   {
1088     aPrefixString += TCollection_AsciiString ("\n#define PATH_TRACING");
1089
1090     if (myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling) // adaptive screen sampling requested
1091     {
1092       // to activate the feature we need OpenGL 4.4 and GL_NV_shader_atomic_float extension
1093       if (theGlContext->IsGlGreaterEqual (4, 4) && theGlContext->CheckExtension ("GL_NV_shader_atomic_float"))
1094       {
1095         aPrefixString += TCollection_AsciiString ("\n#define ADAPTIVE_SAMPLING") +
1096           TCollection_AsciiString ("\n#define BLOCK_SIZE ") + TCollection_AsciiString (OpenGl_TileSampler::TileSize());
1097       }
1098     }
1099   }
1100
1101   return aPrefixString;
1102 }
1103
1104 // =======================================================================
1105 // function : safeFailBack
1106 // purpose  : Performs safe exit when shaders initialization fails
1107 // =======================================================================
1108 Standard_Boolean OpenGl_View::safeFailBack (const TCollection_ExtendedString& theMessage,
1109                                             const Handle(OpenGl_Context)&     theGlContext)
1110 {
1111   theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1112     GL_DEBUG_TYPE_ERROR, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, theMessage);
1113
1114   myRaytraceInitStatus = OpenGl_RT_FAIL;
1115
1116   releaseRaytraceResources (theGlContext);
1117
1118   return Standard_False;
1119 }
1120
1121 // =======================================================================
1122 // function : initShader
1123 // purpose  : Creates new shader object with specified source
1124 // =======================================================================
1125 Handle(OpenGl_ShaderObject) OpenGl_View::initShader (const GLenum                  theType,
1126                                                      const ShaderSource&           theSource,
1127                                                      const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
1128 {
1129   Handle(OpenGl_ShaderObject) aShader = new OpenGl_ShaderObject (theType);
1130
1131   if (!aShader->Create (theGlContext))
1132   {
1133     const TCollection_ExtendedString aMessage = TCollection_ExtendedString ("Error: Failed to create ") +
1134       (theType == GL_VERTEX_SHADER ? "vertex" : "fragment") + " shader object";
1135
1136     theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1137       GL_DEBUG_TYPE_ERROR, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, aMessage);
1138
1139     aShader->Release (theGlContext.operator->());
1140
1141     return Handle(OpenGl_ShaderObject)();
1142   }
1143
1144   if (!aShader->LoadSource (theGlContext, theSource.Source()))
1145   {
1146     const TCollection_ExtendedString aMessage = TCollection_ExtendedString ("Error: Failed to set ") +
1147       (theType == GL_VERTEX_SHADER ? "vertex" : "fragment") + " shader source";
1148
1149     theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1150       GL_DEBUG_TYPE_ERROR, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, aMessage);
1151
1152     aShader->Release (theGlContext.operator->());
1153
1154     return Handle(OpenGl_ShaderObject)();
1155   }
1156
1157   TCollection_AsciiString aBuildLog;
1158
1159   if (!aShader->Compile (theGlContext))
1160   {
1161     aShader->FetchInfoLog (theGlContext, aBuildLog);
1162
1163     const TCollection_ExtendedString aMessage = TCollection_ExtendedString ("Error: Failed to compile ") +
1164       (theType == GL_VERTEX_SHADER ? "vertex" : "fragment") + " shader object:\n" + aBuildLog;
1165
1166     theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1167       GL_DEBUG_TYPE_ERROR, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, aMessage);
1168
1169     aShader->Release (theGlContext.operator->());
1170
1171 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1172     std::cout << "Shader build log:\n" << aBuildLog << "\n";
1173 #endif
1174
1175     return Handle(OpenGl_ShaderObject)();
1176   }
1177   else if (theGlContext->caps->glslWarnings)
1178   {
1179     aShader->FetchInfoLog (theGlContext, aBuildLog);
1180
1181     if (!aBuildLog.IsEmpty() && !aBuildLog.IsEqual ("No errors.\n"))
1182     {
1183       const TCollection_ExtendedString aMessage = TCollection_ExtendedString (theType == GL_VERTEX_SHADER ?
1184         "Vertex" : "Fragment") + " shader was compiled with following warnings:\n" + aBuildLog;
1185
1186       theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1187         GL_DEBUG_TYPE_PORTABILITY, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_LOW, aMessage);
1188     }
1189
1190 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1191     std::cout << "Shader build log:\n" << aBuildLog << "\n";
1192 #endif
1193   }
1194
1195   return aShader;
1196 }
1197
1198 // =======================================================================
1199 // function : initProgram
1200 // purpose  : Creates GLSL program from the given shader objects
1201 // =======================================================================
1202 Handle(OpenGl_ShaderProgram) OpenGl_View::initProgram (const Handle(OpenGl_Context)&      theGlContext,
1203                                                        const Handle(OpenGl_ShaderObject)& theVertShader,
1204                                                        const Handle(OpenGl_ShaderObject)& theFragShader)
1205 {
1206   Handle(OpenGl_ShaderProgram) aProgram = new OpenGl_ShaderProgram;
1207
1208   if (!aProgram->Create (theGlContext))
1209   {
1210     theVertShader->Release (theGlContext.operator->());
1211
1212     theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1213       GL_DEBUG_TYPE_ERROR, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, "Failed to create shader program");
1214
1215     return Handle(OpenGl_ShaderProgram)();
1216   }
1217
1218   if (!aProgram->AttachShader (theGlContext, theVertShader)
1219    || !aProgram->AttachShader (theGlContext, theFragShader))
1220   {
1221     theVertShader->Release (theGlContext.operator->());
1222
1223     theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1224       GL_DEBUG_TYPE_ERROR, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, "Failed to attach shader objects");
1225
1226     return Handle(OpenGl_ShaderProgram)();
1227   }
1228
1229   aProgram->SetAttributeName (theGlContext, Graphic3d_TOA_POS, "occVertex");
1230
1231   TCollection_AsciiString aLinkLog;
1232
1233   if (!aProgram->Link (theGlContext))
1234   {
1235     aProgram->FetchInfoLog (theGlContext, aLinkLog);
1236
1237     const TCollection_ExtendedString aMessage = TCollection_ExtendedString (
1238       "Failed to link shader program:\n") + aLinkLog;
1239
1240     theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1241       GL_DEBUG_TYPE_ERROR, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, aMessage);
1242
1243     return Handle(OpenGl_ShaderProgram)();
1244   }
1245   else if (theGlContext->caps->glslWarnings)
1246   {
1247     aProgram->FetchInfoLog (theGlContext, aLinkLog);
1248     if (!aLinkLog.IsEmpty() && !aLinkLog.IsEqual ("No errors.\n"))
1249     {
1250       const TCollection_ExtendedString aMessage = TCollection_ExtendedString (
1251         "Shader program was linked with following warnings:\n") + aLinkLog;
1252
1253       theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1254         GL_DEBUG_TYPE_PORTABILITY, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_LOW, aMessage);
1255     }
1256   }
1257
1258   return aProgram;
1259 }
1260
1261 // =======================================================================
1262 // function : initRaytraceResources
1263 // purpose  : Initializes OpenGL/GLSL shader programs
1264 // =======================================================================
1265 Standard_Boolean OpenGl_View::initRaytraceResources (const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
1266 {
1267   if (myRaytraceInitStatus == OpenGl_RT_FAIL)
1268   {
1269     return Standard_False;
1270   }
1271
1272   Standard_Boolean aToRebuildShaders = Standard_False;
1273
1274   if (myRaytraceInitStatus == OpenGl_RT_INIT)
1275   {
1276     if (!myIsRaytraceDataValid)
1277       return Standard_True;
1278
1279     const Standard_Integer aRequiredStackSize =
1280       myRaytraceGeometry.TopLevelTreeDepth() + myRaytraceGeometry.BotLevelTreeDepth();
1281
1282     if (myRaytraceParameters.StackSize < aRequiredStackSize)
1283     {
1284       myRaytraceParameters.StackSize = Max (aRequiredStackSize, THE_DEFAULT_STACK_SIZE);
1285
1286       aToRebuildShaders = Standard_True;
1287     }
1288     else
1289     {
1290       if (aRequiredStackSize < myRaytraceParameters.StackSize)
1291       {
1292         if (myRaytraceParameters.StackSize > THE_DEFAULT_STACK_SIZE)
1293         {
1294           myRaytraceParameters.StackSize = Max (aRequiredStackSize, THE_DEFAULT_STACK_SIZE);
1295           aToRebuildShaders = Standard_True;
1296         }
1297       }
1298     }
1299
1300     if (myRenderParams.RaytracingDepth != myRaytraceParameters.NbBounces)
1301     {
1302       myRaytraceParameters.NbBounces = myRenderParams.RaytracingDepth;
1303       aToRebuildShaders = Standard_True;
1304     }
1305
1306     if (myRaytraceGeometry.HasTextures() != myRaytraceParameters.UseBindlessTextures)
1307     {
1308       myRaytraceParameters.UseBindlessTextures = myRaytraceGeometry.HasTextures();
1309       aToRebuildShaders = Standard_True;
1310     }
1311
1312     if (myRenderParams.IsTransparentShadowEnabled != myRaytraceParameters.TransparentShadows)
1313     {
1314       myRaytraceParameters.TransparentShadows = myRenderParams.IsTransparentShadowEnabled;
1315       aToRebuildShaders = Standard_True;
1316     }
1317
1318     if (myRenderParams.IsGlobalIlluminationEnabled != myRaytraceParameters.GlobalIllumination)
1319     {
1320       myRaytraceParameters.GlobalIllumination = myRenderParams.IsGlobalIlluminationEnabled;
1321       aToRebuildShaders = Standard_True;
1322     }
1323
1324     if (myRenderParams.AdaptiveScreenSampling != myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling)
1325     {
1326       myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling = myRenderParams.AdaptiveScreenSampling;
1327       if (myRenderParams.AdaptiveScreenSampling) // adaptive sampling was requested
1328       {
1329         if (!theGlContext->HasRayTracingAdaptiveSampling())
1330         {
1331           // disable the feature if it is not supported
1332           myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling = myRenderParams.AdaptiveScreenSampling = Standard_False;
1333           theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION, GL_DEBUG_TYPE_PORTABILITY, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_LOW,
1334                                      "Adaptive sampling not supported (OpenGL 4.4 or GL_NV_shader_atomic_float is missing)");
1335         }
1336       }
1337
1338       aToRebuildShaders = Standard_True;
1339     }
1340
1341     if (aToRebuildShaders)
1342     {
1343       // Reject accumulated frames
1344       myAccumFrames = 0;
1345
1346       // Environment map should be updated
1347       myToUpdateEnvironmentMap = Standard_True;
1348
1349       const TCollection_AsciiString aPrefixString = generateShaderPrefix (theGlContext);
1350
1351 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1352       std::cout << "GLSL prefix string:" << std::endl << aPrefixString << std::endl;
1353 #endif
1354
1355       myRaytraceShaderSource.SetPrefix (aPrefixString);
1356       myPostFSAAShaderSource.SetPrefix (aPrefixString);
1357       myOutImageShaderSource.SetPrefix (aPrefixString);
1358
1359       if (!myRaytraceShader->LoadSource (theGlContext, myRaytraceShaderSource.Source())
1360        || !myPostFSAAShader->LoadSource (theGlContext, myPostFSAAShaderSource.Source())
1361        || !myOutImageShader->LoadSource (theGlContext, myOutImageShaderSource.Source()))
1362       {
1363         return safeFailBack ("Failed to load source into ray-tracing fragment shaders", theGlContext);
1364       }
1365
1366       if (!myRaytraceShader->Compile (theGlContext)
1367        || !myPostFSAAShader->Compile (theGlContext)
1368        || !myOutImageShader->Compile (theGlContext))
1369       {
1370         return safeFailBack ("Failed to compile ray-tracing fragment shaders", theGlContext);
1371       }
1372
1373       myRaytraceProgram->SetAttributeName (theGlContext, Graphic3d_TOA_POS, "occVertex");
1374       myPostFSAAProgram->SetAttributeName (theGlContext, Graphic3d_TOA_POS, "occVertex");
1375       myOutImageProgram->SetAttributeName (theGlContext, Graphic3d_TOA_POS, "occVertex");
1376
1377       if (!myRaytraceProgram->Link (theGlContext)
1378        || !myPostFSAAProgram->Link (theGlContext)
1379        || !myOutImageProgram->Link (theGlContext))
1380       {
1381         return safeFailBack ("Failed to initialize vertex attributes for ray-tracing program", theGlContext);
1382       }
1383     }
1384   }
1385
1386   if (myRaytraceInitStatus == OpenGl_RT_NONE)
1387   {
1388     if (!theGlContext->IsGlGreaterEqual (3, 1))
1389     {
1390       return safeFailBack ("Ray-tracing requires OpenGL 3.1 and higher", theGlContext);
1391     }
1392     else if (!theGlContext->arbTboRGB32)
1393     {
1394       return safeFailBack ("Ray-tracing requires OpenGL 4.0+ or GL_ARB_texture_buffer_object_rgb32 extension", theGlContext);
1395     }
1396     else if (!theGlContext->arbFBOBlit)
1397     {
1398       return safeFailBack ("Ray-tracing requires EXT_framebuffer_blit extension", theGlContext);
1399     }
1400
1401     myRaytraceParameters.NbBounces = myRenderParams.RaytracingDepth;
1402
1403     const TCollection_AsciiString aFolder = Graphic3d_ShaderProgram::ShadersFolder();
1404
1405     if (aFolder.IsEmpty())
1406     {
1407       return safeFailBack ("Failed to locate shaders directory", theGlContext);
1408     }
1409
1410     if (myIsRaytraceDataValid)
1411     {
1412       myRaytraceParameters.StackSize = Max (THE_DEFAULT_STACK_SIZE,
1413         myRaytraceGeometry.TopLevelTreeDepth() + myRaytraceGeometry.BotLevelTreeDepth());
1414     }
1415
1416     const TCollection_AsciiString aPrefixString  = generateShaderPrefix (theGlContext);
1417
1418 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1419     std::cout << "GLSL prefix string:" << std::endl << aPrefixString << std::endl;
1420 #endif
1421
1422     ShaderSource aBasicVertShaderSrc;
1423     {
1424       TCollection_AsciiString aFiles[] = { aFolder + "/RaytraceBase.vs", "" };
1425       if (!aBasicVertShaderSrc.Load (aFiles))
1426       {
1427         return safeFailBack (aBasicVertShaderSrc.ErrorDescription(), theGlContext);
1428       }
1429     }
1430
1431     {
1432       TCollection_AsciiString aFiles[] = { aFolder + "/RaytraceBase.fs",
1433                                            aFolder + "/PathtraceBase.fs",
1434                                            aFolder + "/RaytraceRender.fs",
1435                                            "" };
1436       if (!myRaytraceShaderSource.Load (aFiles, aPrefixString))
1437       {
1438         return safeFailBack (myRaytraceShaderSource.ErrorDescription(), theGlContext);
1439       }
1440
1441       Handle(OpenGl_ShaderObject) aBasicVertShader = initShader (GL_VERTEX_SHADER, aBasicVertShaderSrc, theGlContext);
1442       if (aBasicVertShader.IsNull())
1443       {
1444         return safeFailBack ("Failed to initialize ray-trace vertex shader", theGlContext);
1445       }
1446
1447       myRaytraceShader = initShader (GL_FRAGMENT_SHADER, myRaytraceShaderSource, theGlContext);
1448       if (myRaytraceShader.IsNull())
1449       {
1450         aBasicVertShader->Release (theGlContext.operator->());
1451         return safeFailBack ("Failed to initialize ray-trace fragment shader", theGlContext);
1452       }
1453
1454       myRaytraceProgram = initProgram (theGlContext, aBasicVertShader, myRaytraceShader);
1455       if (myRaytraceProgram.IsNull())
1456       {
1457         return safeFailBack ("Failed to initialize ray-trace shader program", theGlContext);
1458       }
1459     }
1460
1461     {
1462       TCollection_AsciiString aFiles[] = { aFolder + "/RaytraceBase.fs",
1463                                            aFolder + "/RaytraceSmooth.fs",
1464                                            "" };
1465       if (!myPostFSAAShaderSource.Load (aFiles, aPrefixString))
1466       {
1467         return safeFailBack (myPostFSAAShaderSource.ErrorDescription(), theGlContext);
1468       }
1469
1470       Handle(OpenGl_ShaderObject) aBasicVertShader = initShader (GL_VERTEX_SHADER, aBasicVertShaderSrc, theGlContext);
1471       if (aBasicVertShader.IsNull())
1472       {
1473         return safeFailBack ("Failed to initialize FSAA vertex shader", theGlContext);
1474       }
1475
1476       myPostFSAAShader = initShader (GL_FRAGMENT_SHADER, myPostFSAAShaderSource, theGlContext);
1477       if (myPostFSAAShader.IsNull())
1478       {
1479         aBasicVertShader->Release (theGlContext.operator->());
1480         return safeFailBack ("Failed to initialize FSAA fragment shader", theGlContext);
1481       }
1482
1483       myPostFSAAProgram = initProgram (theGlContext, aBasicVertShader, myPostFSAAShader);
1484       if (myPostFSAAProgram.IsNull())
1485       {
1486         return safeFailBack ("Failed to initialize FSAA shader program", theGlContext);
1487       }
1488     }
1489
1490     {
1491       TCollection_AsciiString aFiles[] = { aFolder + "/Display.fs", "" };
1492       if (!myOutImageShaderSource.Load (aFiles, aPrefixString))
1493       {
1494         return safeFailBack (myOutImageShaderSource.ErrorDescription(), theGlContext);
1495       }
1496
1497       Handle(OpenGl_ShaderObject) aBasicVertShader = initShader (GL_VERTEX_SHADER, aBasicVertShaderSrc, theGlContext);
1498       if (aBasicVertShader.IsNull())
1499       {
1500         return safeFailBack ("Failed to set vertex shader source", theGlContext);
1501       }
1502
1503       myOutImageShader = initShader (GL_FRAGMENT_SHADER, myOutImageShaderSource, theGlContext);
1504       if (myOutImageShader.IsNull())
1505       {
1506         aBasicVertShader->Release (theGlContext.operator->());
1507         return safeFailBack ("Failed to set display fragment shader source", theGlContext);
1508       }
1509
1510       myOutImageProgram = initProgram (theGlContext, aBasicVertShader, myOutImageShader);
1511       if (myOutImageProgram.IsNull())
1512       {
1513         return safeFailBack ("Failed to initialize display shader program", theGlContext);
1514       }
1515     }
1516   }
1517
1518   if (myRaytraceInitStatus == OpenGl_RT_NONE || aToRebuildShaders)
1519   {
1520     for (Standard_Integer anIndex = 0; anIndex < 2; ++anIndex)
1521     {
1522       Handle(OpenGl_ShaderProgram)& aShaderProgram =
1523         (anIndex == 0) ? myRaytraceProgram : myPostFSAAProgram;
1524
1525       theGlContext->BindProgram (aShaderProgram);
1526
1527       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1528         "uSceneMinPointTexture", OpenGl_RT_SceneMinPointTexture);
1529       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1530         "uSceneMaxPointTexture", OpenGl_RT_SceneMaxPointTexture);
1531       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1532         "uSceneNodeInfoTexture", OpenGl_RT_SceneNodeInfoTexture);
1533       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1534         "uGeometryVertexTexture", OpenGl_RT_GeometryVertexTexture);
1535       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1536         "uGeometryNormalTexture", OpenGl_RT_GeometryNormalTexture);
1537       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1538         "uGeometryTexCrdTexture", OpenGl_RT_GeometryTexCrdTexture);
1539       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1540         "uGeometryTriangTexture", OpenGl_RT_GeometryTriangTexture);
1541       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext, 
1542         "uSceneTransformTexture", OpenGl_RT_SceneTransformTexture);
1543       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1544         "uEnvironmentMapTexture", OpenGl_RT_EnvironmentMapTexture);
1545       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1546         "uRaytraceMaterialTexture", OpenGl_RT_RaytraceMaterialTexture);
1547       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1548         "uRaytraceLightSrcTexture", OpenGl_RT_RaytraceLightSrcTexture);
1549
1550       if (anIndex == 1)
1551       {
1552         aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1553           "uFSAAInputTexture", OpenGl_RT_FsaaInputTexture);
1554       }
1555       else
1556       {
1557         aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1558           "uAccumTexture", OpenGl_RT_PrevAccumTexture);
1559       }
1560
1561       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_aPosition] =
1562         aShaderProgram->GetAttributeLocation (theGlContext, "occVertex");
1563
1564       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOriginLB] =
1565         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uOriginLB");
1566       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOriginRB] =
1567         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uOriginRB");
1568       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOriginLT] =
1569         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uOriginLT");
1570       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOriginRT] =
1571         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uOriginRT");
1572       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uDirectLB] =
1573         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uDirectLB");
1574       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uDirectRB] =
1575         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uDirectRB");
1576       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uDirectLT] =
1577         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uDirectLT");
1578       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uDirectRT] =
1579         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uDirectRT");
1580       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uViewPrMat] =
1581         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uViewMat");
1582       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uUnviewMat] =
1583         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uUnviewMat");
1584
1585       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSceneRad] =
1586         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uSceneRadius");
1587       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSceneEps] =
1588         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uSceneEpsilon");
1589       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uLightCount] =
1590         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uLightCount");
1591       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uLightAmbnt] =
1592         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uGlobalAmbient");
1593
1594       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOffsetX] =
1595         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uOffsetX");
1596       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOffsetY] =
1597         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uOffsetY");
1598       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSamples] =
1599         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uSamples");
1600
1601       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uTexSamplersArray] =
1602         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uTextureSamplers");
1603
1604       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uShadowsEnabled] =
1605         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uShadowsEnabled");
1606       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uReflectEnabled] =
1607         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uReflectEnabled");
1608       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSphereMapEnabled] =
1609         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uSphereMapEnabled");
1610       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSphereMapForBack] =
1611         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uSphereMapForBack");
1612       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uBlockedRngEnabled] =
1613         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uBlockedRngEnabled");
1614
1615       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uWinSizeX] =
1616         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uWinSizeX");
1617       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uWinSizeY] =
1618         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uWinSizeY");
1619
1620       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSampleWeight] =
1621         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uSampleWeight");
1622       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uFrameRndSeed] =
1623         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uFrameRndSeed");
1624
1625       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uRenderImage] =
1626         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uRenderImage");
1627       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOffsetImage] =
1628         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uOffsetImage");
1629
1630       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uBackColorTop] =
1631         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uBackColorTop");
1632       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uBackColorBot] =
1633         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uBackColorBot");
1634     }
1635
1636     theGlContext->BindProgram (myOutImageProgram);
1637
1638     myOutImageProgram->SetSampler (theGlContext,
1639       "uInputTexture", OpenGl_RT_PrevAccumTexture);
1640
1641     myOutImageProgram->SetSampler (theGlContext,
1642       "uDepthTexture", OpenGl_RT_RaytraceDepthTexture);
1643
1644     theGlContext->BindProgram (NULL);
1645   }
1646
1647   if (myRaytraceInitStatus != OpenGl_RT_NONE)
1648   {
1649     return myRaytraceInitStatus == OpenGl_RT_INIT;
1650   }
1651
1652   const GLfloat aVertices[] = { -1.f, -1.f,  0.f,
1653                                 -1.f,  1.f,  0.f,
1654                                  1.f,  1.f,  0.f,
1655                                  1.f,  1.f,  0.f,
1656                                  1.f, -1.f,  0.f,
1657                                 -1.f, -1.f,  0.f };
1658
1659   myRaytraceScreenQuad.Init (theGlContext, 3, 6, aVertices);
1660
1661   myRaytraceInitStatus = OpenGl_RT_INIT; // initialized in normal way
1662
1663   return Standard_True;
1664 }
1665
1666 // =======================================================================
1667 // function : nullifyResource
1668 // purpose  : Releases OpenGL resource
1669 // =======================================================================
1670 template <class T>
1671 inline void nullifyResource (const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext, Handle(T)& theResource)
1672 {
1673   if (!theResource.IsNull())
1674   {
1675     theResource->Release (theGlContext.operator->());
1676     theResource.Nullify();
1677   }
1678 }
1679
1680 // =======================================================================
1681 // function : releaseRaytraceResources
1682 // purpose  : Releases OpenGL/GLSL shader programs
1683 // =======================================================================
1684 void OpenGl_View::releaseRaytraceResources (const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
1685 {
1686   myRaytraceFBO1[0]->Release (theGlContext.operator->());
1687   myRaytraceFBO1[1]->Release (theGlContext.operator->());
1688   myRaytraceFBO2[0]->Release (theGlContext.operator->());
1689   myRaytraceFBO2[1]->Release (theGlContext.operator->());
1690
1691   nullifyResource (theGlContext, myRaytraceOutputTexture[0]);
1692   nullifyResource (theGlContext, myRaytraceOutputTexture[1]);
1693
1694   nullifyResource (theGlContext, myRaytraceTileOffsetsTexture);
1695   nullifyResource (theGlContext, myRaytraceVisualErrorTexture);
1696
1697   nullifyResource (theGlContext, myRaytraceShader);
1698   nullifyResource (theGlContext, myPostFSAAShader);
1699
1700   nullifyResource (theGlContext, myRaytraceProgram);
1701   nullifyResource (theGlContext, myPostFSAAProgram);
1702   nullifyResource (theGlContext, myOutImageProgram);
1703
1704   nullifyResource (theGlContext, mySceneNodeInfoTexture);
1705   nullifyResource (theGlContext, mySceneMinPointTexture);
1706   nullifyResource (theGlContext, mySceneMaxPointTexture);
1707
1708   nullifyResource (theGlContext, myGeometryVertexTexture);
1709   nullifyResource (theGlContext, myGeometryNormalTexture);
1710   nullifyResource (theGlContext, myGeometryTexCrdTexture);
1711   nullifyResource (theGlContext, myGeometryTriangTexture);
1712   nullifyResource (theGlContext, mySceneTransformTexture);
1713
1714   nullifyResource (theGlContext, myRaytraceLightSrcTexture);
1715   nullifyResource (theGlContext, myRaytraceMaterialTexture);
1716
1717   myRaytraceGeometry.ReleaseResources (theGlContext);
1718
1719   if (myRaytraceScreenQuad.IsValid())
1720   {
1721     myRaytraceScreenQuad.Release (theGlContext.operator->());
1722   }
1723 }
1724
1725 // =======================================================================
1726 // function : updateRaytraceBuffers
1727 // purpose  : Updates auxiliary OpenGL frame buffers.
1728 // =======================================================================
1729 Standard_Boolean OpenGl_View::updateRaytraceBuffers (const Standard_Integer        theSizeX,
1730                                                      const Standard_Integer        theSizeY,
1731                                                      const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
1732 {
1733   // Auxiliary buffers are not used.
1734   if (!myRaytraceParameters.GlobalIllumination && !myRenderParams.IsAntialiasingEnabled)
1735   {
1736     myRaytraceFBO1[0]->Release (theGlContext.operator->());
1737     myRaytraceFBO2[0]->Release (theGlContext.operator->());
1738     myRaytraceFBO1[1]->Release (theGlContext.operator->());
1739     myRaytraceFBO2[1]->Release (theGlContext.operator->());
1740
1741     return Standard_True;
1742   }
1743
1744   myRaytraceFBO1[0]->InitLazy (theGlContext, theSizeX, theSizeY, GL_RGBA32F, myFboDepthFormat);
1745   myRaytraceFBO2[0]->InitLazy (theGlContext, theSizeX, theSizeY, GL_RGBA32F, myFboDepthFormat);
1746
1747   // Init second set of buffers for stereographic rendering.
1748   if (myCamera->ProjectionType() == Graphic3d_Camera::Projection_Stereo)
1749   {
1750     myRaytraceFBO1[1]->InitLazy (theGlContext, theSizeX, theSizeY, GL_RGBA32F, myFboDepthFormat);
1751     myRaytraceFBO2[1]->InitLazy (theGlContext, theSizeX, theSizeY, GL_RGBA32F, myFboDepthFormat);
1752   }
1753   else
1754   {
1755     myRaytraceFBO1[1]->Release (theGlContext.operator->());
1756     myRaytraceFBO2[1]->Release (theGlContext.operator->());
1757   }
1758
1759   myTileSampler.SetSize (theSizeX, theSizeY);
1760
1761   if (myRaytraceTileOffsetsTexture.IsNull())
1762   {
1763     myRaytraceOutputTexture[0] = new OpenGl_Texture();
1764     myRaytraceOutputTexture[1] = new OpenGl_Texture();
1765
1766     myRaytraceTileOffsetsTexture = new OpenGl_Texture();
1767     myRaytraceVisualErrorTexture = new OpenGl_Texture();
1768   }
1769
1770   if (myRaytraceOutputTexture[0]->SizeX() / 3 != theSizeX
1771    || myRaytraceOutputTexture[0]->SizeY() / 2 != theSizeY)
1772   {
1773     // Due to limitations of OpenGL image load-store extension
1774     // atomic operations are supported only for single-channel
1775     // images, so we define GL_R32F image. It is used as array
1776     // of 6D floating point vectors:
1777     // 0 - R color channel
1778     // 1 - G color channel
1779     // 2 - B color channel
1780     // 3 - hit time transformed into OpenGL NDC space
1781     // 4 - luminance accumulated for odd samples only
1782     myRaytraceOutputTexture[0]->InitRectangle (theGlContext,
1783       theSizeX * 3, theSizeY * 2, OpenGl_TextureFormat::Create<GLfloat, 1>());
1784
1785     myRaytraceVisualErrorTexture->Init (theGlContext,
1786       GL_R32I, GL_RED_INTEGER, GL_INT, myTileSampler.NbTilesX(), myTileSampler.NbTilesY(), Graphic3d_TOT_2D);
1787
1788     myRaytraceTileOffsetsTexture->Init (theGlContext,
1789       GL_RG32I, GL_RG_INTEGER, GL_INT, myTileSampler.NbTilesX(), myTileSampler.NbTilesY(), Graphic3d_TOT_2D);
1790   }
1791
1792   if (myCamera->ProjectionType() == Graphic3d_Camera::Projection_Stereo)
1793   {
1794     if (myRaytraceOutputTexture[1]->SizeX() / 3 != theSizeX
1795      || myRaytraceOutputTexture[1]->SizeY() / 2 != theSizeY)
1796     {
1797       myRaytraceOutputTexture[1]->InitRectangle (theGlContext,
1798         theSizeX * 3, theSizeY * 2, OpenGl_TextureFormat::Create<GLfloat, 1>());
1799     }
1800   }
1801   else
1802   {
1803     myRaytraceOutputTexture[1]->Release (theGlContext.operator->());
1804   }
1805
1806   return Standard_True;
1807 }
1808
1809 // =======================================================================
1810 // function : updateCamera
1811 // purpose  : Generates viewing rays for corners of screen quad
1812 // =======================================================================
1813 void OpenGl_View::updateCamera (const OpenGl_Mat4& theOrientation,
1814                                 const OpenGl_Mat4& theViewMapping,
1815                                 OpenGl_Vec3*       theOrigins,
1816                                 OpenGl_Vec3*       theDirects,
1817                                 OpenGl_Mat4&       theViewPr,
1818                                 OpenGl_Mat4&       theUnview)
1819 {
1820   // compute view-projection matrix
1821   theViewPr = theViewMapping * theOrientation;
1822
1823   // compute inverse view-projection matrix
1824   theViewPr.Inverted (theUnview);
1825
1826   Standard_Integer aOriginIndex = 0;
1827   Standard_Integer aDirectIndex = 0;
1828
1829   for (Standard_Integer aY = -1; aY <= 1; aY += 2)
1830   {
1831     for (Standard_Integer aX = -1; aX <= 1; aX += 2)
1832     {
1833       OpenGl_Vec4 aOrigin (GLfloat(aX),
1834                            GLfloat(aY),
1835                           -1.0f,
1836                            1.0f);
1837
1838       aOrigin = theUnview * aOrigin;
1839
1840       aOrigin.x() = aOrigin.x() / aOrigin.w();
1841       aOrigin.y() = aOrigin.y() / aOrigin.w();
1842       aOrigin.z() = aOrigin.z() / aOrigin.w();
1843
1844       OpenGl_Vec4 aDirect (GLfloat(aX),
1845                            GLfloat(aY),
1846                            1.0f,
1847                            1.0f);
1848
1849       aDirect = theUnview * aDirect;
1850
1851       aDirect.x() = aDirect.x() / aDirect.w();
1852       aDirect.y() = aDirect.y() / aDirect.w();
1853       aDirect.z() = aDirect.z() / aDirect.w();
1854
1855       aDirect = aDirect - aOrigin;
1856
1857       theOrigins[aOriginIndex++] = OpenGl_Vec3 (static_cast<GLfloat> (aOrigin.x()),
1858                                                 static_cast<GLfloat> (aOrigin.y()),
1859                                                 static_cast<GLfloat> (aOrigin.z()));
1860
1861       theDirects[aDirectIndex++] = OpenGl_Vec3 (static_cast<GLfloat> (aDirect.x()),
1862                                                 static_cast<GLfloat> (aDirect.y()),
1863                                                 static_cast<GLfloat> (aDirect.z()));
1864     }
1865   }
1866 }
1867
1868 // =======================================================================
1869 // function : uploadRaytraceData
1870 // purpose  : Uploads ray-trace data to the GPU
1871 // =======================================================================
1872 Standard_Boolean OpenGl_View::uploadRaytraceData (const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
1873 {
1874   if (!theGlContext->IsGlGreaterEqual (3, 1))
1875   {
1876 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1877     std::cout << "Error: OpenGL version is less than 3.1" << std::endl;
1878 #endif
1879     return Standard_False;
1880   }
1881
1882   myAccumFrames = 0; // accumulation should be restarted
1883
1884   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1885   // Prepare OpenGL textures
1886
1887   if (theGlContext->arbTexBindless != NULL)
1888   {
1889     // If OpenGL driver supports bindless textures we need
1890     // to get unique 64- bit handles for using on the GPU
1891     if (!myRaytraceGeometry.UpdateTextureHandles (theGlContext))
1892     {
1893 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1894       std::cout << "Error: Failed to get OpenGL texture handles" << std::endl;
1895 #endif
1896       return Standard_False;
1897     }
1898   }
1899
1900   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1901   // Create OpenGL BVH buffers
1902
1903   if (mySceneNodeInfoTexture.IsNull()) // create scene BVH buffers
1904   {
1905     mySceneNodeInfoTexture  = new OpenGl_TextureBufferArb;
1906     mySceneMinPointTexture  = new OpenGl_TextureBufferArb;
1907     mySceneMaxPointTexture  = new OpenGl_TextureBufferArb;
1908     mySceneTransformTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1909
1910     if (!mySceneNodeInfoTexture->Create  (theGlContext)
1911      || !mySceneMinPointTexture->Create  (theGlContext)
1912      || !mySceneMaxPointTexture->Create  (theGlContext)
1913      || !mySceneTransformTexture->Create (theGlContext))
1914     {
1915 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1916       std::cout << "Error: Failed to create scene BVH buffers" << std::endl;
1917 #endif
1918       return Standard_False;
1919     }
1920   }
1921
1922   if (myGeometryVertexTexture.IsNull()) // create geometry buffers
1923   {
1924     myGeometryVertexTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1925     myGeometryNormalTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1926     myGeometryTexCrdTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1927     myGeometryTriangTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1928
1929     if (!myGeometryVertexTexture->Create (theGlContext)
1930      || !myGeometryNormalTexture->Create (theGlContext)
1931      || !myGeometryTexCrdTexture->Create (theGlContext)
1932      || !myGeometryTriangTexture->Create (theGlContext))
1933     {
1934 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1935       std::cout << "Error: Failed to create buffers for triangulation data" << std::endl;
1936 #endif
1937       return Standard_False;
1938     }
1939   }
1940
1941   if (myRaytraceMaterialTexture.IsNull()) // create material buffer
1942   {
1943     myRaytraceMaterialTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1944
1945     if (!myRaytraceMaterialTexture->Create (theGlContext))
1946     {
1947 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1948       std::cout << "Error: Failed to create buffers for material data" << std::endl;
1949 #endif
1950       return Standard_False;
1951     }
1952   }
1953   
1954   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1955   // Write transform buffer
1956
1957   BVH_Mat4f* aNodeTransforms = new BVH_Mat4f[myRaytraceGeometry.Size()];
1958
1959   bool aResult = true;
1960
1961   for (Standard_Integer anElemIndex = 0; anElemIndex < myRaytraceGeometry.Size(); ++anElemIndex)
1962   {
1963     OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = dynamic_cast<OpenGl_TriangleSet*> (
1964       myRaytraceGeometry.Objects().ChangeValue (anElemIndex).operator->());
1965
1966     const BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>* aTransform = 
1967       dynamic_cast<const BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>* > (aTriangleSet->Properties().operator->());
1968
1969     Standard_ASSERT_RETURN (aTransform != NULL,
1970       "OpenGl_TriangleSet does not contain transform", Standard_False);
1971
1972     aNodeTransforms[anElemIndex] = aTransform->Inversed();
1973   }
1974
1975   aResult &= mySceneTransformTexture->Init (theGlContext, 4,
1976     myRaytraceGeometry.Size() * 4, reinterpret_cast<const GLfloat*> (aNodeTransforms));
1977
1978   delete [] aNodeTransforms;
1979
1980   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1981   // Write geometry and bottom-level BVH buffers
1982
1983   Standard_Size aTotalVerticesNb = 0;
1984   Standard_Size aTotalElementsNb = 0;
1985   Standard_Size aTotalBVHNodesNb = 0;
1986
1987   for (Standard_Integer anElemIndex = 0; anElemIndex < myRaytraceGeometry.Size(); ++anElemIndex)
1988   {
1989     OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = dynamic_cast<OpenGl_TriangleSet*> (
1990       myRaytraceGeometry.Objects().ChangeValue (anElemIndex).operator->());
1991
1992     Standard_ASSERT_RETURN (aTriangleSet != NULL,
1993       "Error: Failed to get triangulation of OpenGL element", Standard_False);
1994
1995     aTotalVerticesNb += aTriangleSet->Vertices.size();
1996     aTotalElementsNb += aTriangleSet->Elements.size();
1997
1998     Standard_ASSERT_RETURN (!aTriangleSet->QuadBVH().IsNull(),
1999       "Error: Failed to get bottom-level BVH of OpenGL element", Standard_False);
2000
2001     aTotalBVHNodesNb += aTriangleSet->QuadBVH()->NodeInfoBuffer().size();
2002   }
2003
2004   aTotalBVHNodesNb += myRaytraceGeometry.QuadBVH()->NodeInfoBuffer().size();
2005
2006   if (aTotalBVHNodesNb != 0)
2007   {
2008     aResult &= mySceneNodeInfoTexture->Init (
2009       theGlContext, 4, GLsizei (aTotalBVHNodesNb), static_cast<const GLuint*>  (NULL));
2010     aResult &= mySceneMinPointTexture->Init (
2011       theGlContext, 3, GLsizei (aTotalBVHNodesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
2012     aResult &= mySceneMaxPointTexture->Init (
2013       theGlContext, 3, GLsizei (aTotalBVHNodesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
2014   }
2015
2016   if (!aResult)
2017   {
2018 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2019     std::cout << "Error: Failed to upload buffers for bottom-level scene BVH" << std::endl;
2020 #endif
2021     return Standard_False;
2022   }
2023
2024   if (aTotalElementsNb != 0)
2025   {
2026     aResult &= myGeometryTriangTexture->Init (
2027       theGlContext, 4, GLsizei (aTotalElementsNb), static_cast<const GLuint*> (NULL));
2028   }
2029
2030   if (aTotalVerticesNb != 0)
2031   {
2032     aResult &= myGeometryVertexTexture->Init (
2033       theGlContext, 3, GLsizei (aTotalVerticesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
2034     aResult &= myGeometryNormalTexture->Init (
2035       theGlContext, 3, GLsizei (aTotalVerticesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
2036     aResult &= myGeometryTexCrdTexture->Init (
2037       theGlContext, 2, GLsizei (aTotalVerticesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
2038   }
2039
2040   if (!aResult)
2041   {
2042 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2043     std::cout << "Error: Failed to upload buffers for scene geometry" << std::endl;
2044 #endif
2045     return Standard_False;
2046   }
2047
2048   const QuadBvhHandle& aBVH = myRaytraceGeometry.QuadBVH();
2049
2050   if (aBVH->Length() > 0)
2051   {
2052     aResult &= mySceneNodeInfoTexture->SubData (theGlContext, 0, aBVH->Length(),
2053       reinterpret_cast<const GLuint*> (&aBVH->NodeInfoBuffer().front()));
2054     aResult &= mySceneMinPointTexture->SubData (theGlContext, 0, aBVH->Length(),
2055       reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aBVH->MinPointBuffer().front()));
2056     aResult &= mySceneMaxPointTexture->SubData (theGlContext, 0, aBVH->Length(),
2057       reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aBVH->MaxPointBuffer().front()));
2058   }
2059
2060   for (Standard_Integer aNodeIdx = 0; aNodeIdx < aBVH->Length(); ++aNodeIdx)
2061   {
2062     if (!aBVH->IsOuter (aNodeIdx))
2063       continue;
2064
2065     OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = myRaytraceGeometry.TriangleSet (aNodeIdx);
2066
2067     Standard_ASSERT_RETURN (aTriangleSet != NULL,
2068       "Error: Failed to get triangulation of OpenGL element", Standard_False);
2069
2070     Standard_Integer aBVHOffset = myRaytraceGeometry.AccelerationOffset (aNodeIdx);
2071
2072     Standard_ASSERT_RETURN (aBVHOffset != OpenGl_RaytraceGeometry::INVALID_OFFSET,
2073       "Error: Failed to get offset for bottom-level BVH", Standard_False);
2074
2075     const Standard_Integer aBvhBuffersSize = aTriangleSet->QuadBVH()->Length();
2076
2077     if (aBvhBuffersSize != 0)
2078     {
2079       aResult &= mySceneNodeInfoTexture->SubData (theGlContext, aBVHOffset, aBvhBuffersSize,
2080         reinterpret_cast<const GLuint*> (&aTriangleSet->QuadBVH()->NodeInfoBuffer().front()));
2081       aResult &= mySceneMinPointTexture->SubData (theGlContext, aBVHOffset, aBvhBuffersSize,
2082         reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->QuadBVH()->MinPointBuffer().front()));
2083       aResult &= mySceneMaxPointTexture->SubData (theGlContext, aBVHOffset, aBvhBuffersSize,
2084         reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->QuadBVH()->MaxPointBuffer().front()));
2085
2086       if (!aResult)
2087       {
2088 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2089         std::cout << "Error: Failed to upload buffers for bottom-level scene BVHs" << std::endl;
2090 #endif
2091         return Standard_False;
2092       }
2093     }
2094
2095     const Standard_Integer aVerticesOffset = myRaytraceGeometry.VerticesOffset (aNodeIdx);
2096
2097     Standard_ASSERT_RETURN (aVerticesOffset != OpenGl_RaytraceGeometry::INVALID_OFFSET,
2098       "Error: Failed to get offset for triangulation vertices of OpenGL element", Standard_False);
2099
2100     if (!aTriangleSet->Vertices.empty())
2101     {
2102       aResult &= myGeometryNormalTexture->SubData (theGlContext, aVerticesOffset,
2103         GLsizei (aTriangleSet->Normals.size()), reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->Normals.front()));
2104       aResult &= myGeometryTexCrdTexture->SubData (theGlContext, aVerticesOffset,
2105         GLsizei (aTriangleSet->TexCrds.size()), reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->TexCrds.front()));
2106       aResult &= myGeometryVertexTexture->SubData (theGlContext, aVerticesOffset,
2107         GLsizei (aTriangleSet->Vertices.size()), reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->Vertices.front()));
2108     }
2109
2110     const Standard_Integer anElementsOffset = myRaytraceGeometry.ElementsOffset (aNodeIdx);
2111
2112     Standard_ASSERT_RETURN (anElementsOffset != OpenGl_RaytraceGeometry::INVALID_OFFSET,
2113       "Error: Failed to get offset for triangulation elements of OpenGL element", Standard_False);
2114
2115     if (!aTriangleSet->Elements.empty())
2116     {
2117       aResult &= myGeometryTriangTexture->SubData (theGlContext, anElementsOffset, GLsizei (aTriangleSet->Elements.size()),
2118                                                    reinterpret_cast<const GLuint*> (&aTriangleSet->Elements.front()));
2119     }
2120
2121     if (!aResult)
2122     {
2123 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2124       std::cout << "Error: Failed to upload triangulation buffers for OpenGL element" << std::endl;
2125 #endif
2126       return Standard_False;
2127     }
2128   }
2129
2130   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
2131   // Write material buffer
2132
2133   if (myRaytraceGeometry.Materials.size() != 0)
2134   {
2135     aResult &= myRaytraceMaterialTexture->Init (theGlContext, 4,
2136       GLsizei (myRaytraceGeometry.Materials.size() * 18), myRaytraceGeometry.Materials.front().Packed());
2137
2138     if (!aResult)
2139     {
2140 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2141       std::cout << "Error: Failed to upload material buffer" << std::endl;
2142 #endif
2143       return Standard_False;
2144     }
2145   }
2146
2147   myIsRaytraceDataValid = myRaytraceGeometry.Objects().Size() != 0;
2148
2149 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2150
2151   Standard_ShortReal aMemTrgUsed = 0.f;
2152   Standard_ShortReal aMemBvhUsed = 0.f;
2153
2154   for (Standard_Integer anElemIdx = 0; anElemIdx < myRaytraceGeometry.Size(); ++anElemIdx)
2155   {
2156     OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = dynamic_cast<OpenGl_TriangleSet*> (myRaytraceGeometry.Objects()(anElemIdx).get());
2157
2158     aMemTrgUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2159       aTriangleSet->Vertices.size() * sizeof (BVH_Vec3f));
2160     aMemTrgUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2161       aTriangleSet->Normals.size() * sizeof (BVH_Vec3f));
2162     aMemTrgUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2163       aTriangleSet->TexCrds.size() * sizeof (BVH_Vec2f));
2164     aMemTrgUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2165       aTriangleSet->Elements.size() * sizeof (BVH_Vec4i));
2166
2167     aMemBvhUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2168       aTriangleSet->QuadBVH()->NodeInfoBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec4i));
2169     aMemBvhUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2170       aTriangleSet->QuadBVH()->MinPointBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec3f));
2171     aMemBvhUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2172       aTriangleSet->QuadBVH()->MaxPointBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec3f));
2173   }
2174
2175   aMemBvhUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2176     myRaytraceGeometry.QuadBVH()->NodeInfoBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec4i));
2177   aMemBvhUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2178     myRaytraceGeometry.QuadBVH()->MinPointBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec3f));
2179   aMemBvhUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2180     myRaytraceGeometry.QuadBVH()->MaxPointBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec3f));
2181
2182   std::cout << "GPU Memory Used (Mb):\n"
2183     << "\tFor mesh: " << aMemTrgUsed / 1048576 << "\n"
2184     << "\tFor BVHs: " << aMemBvhUsed / 1048576 << "\n";
2185
2186 #endif
2187
2188   return aResult;
2189 }
2190
2191 // =======================================================================
2192 // function : updateRaytraceLightSources
2193 // purpose  : Updates 3D scene light sources for ray-tracing
2194 // =======================================================================
2195 Standard_Boolean OpenGl_View::updateRaytraceLightSources (const OpenGl_Mat4& theInvModelView, const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2196 {
2197   myRaytraceGeometry.Sources.clear();
2198
2199   myRaytraceGeometry.Ambient = BVH_Vec4f (0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);
2200
2201   OpenGl_ListOfLight::Iterator aLightIter (myShadingModel == Graphic3d_TOSM_NONE ? myNoShadingLight : myLights);
2202   for (; aLightIter.More(); aLightIter.Next())
2203   {
2204     const OpenGl_Light& aLight = aLightIter.Value();
2205
2206     if (aLight.Type == Graphic3d_TOLS_AMBIENT)
2207     {
2208       myRaytraceGeometry.Ambient += BVH_Vec4f (aLight.Color.r() * aLight.Intensity,
2209                                                aLight.Color.g() * aLight.Intensity,
2210                                                aLight.Color.b() * aLight.Intensity,
2211                                                0.0f);
2212       continue;
2213     }
2214
2215     BVH_Vec4f aDiffuse  (aLight.Color.r() * aLight.Intensity,
2216                          aLight.Color.g() * aLight.Intensity,
2217                          aLight.Color.b() * aLight.Intensity,
2218                          1.0f);
2219
2220     BVH_Vec4f aPosition (-aLight.Direction.x(),
2221                          -aLight.Direction.y(),
2222                          -aLight.Direction.z(),
2223                          0.0f);
2224
2225     if (aLight.Type != Graphic3d_TOLS_DIRECTIONAL)
2226     {
2227       aPosition = BVH_Vec4f (aLight.Position.x(),
2228                              aLight.Position.y(),
2229                              aLight.Position.z(),
2230                              1.0f);
2231
2232       // store smoothing radius in w-component
2233       aDiffuse.w() = Max (aLight.Smoothness, 0.f);
2234     }
2235     else
2236     {
2237       // store cosine of smoothing angle in w-component
2238       aDiffuse.w() = cosf (Min (Max (aLight.Smoothness, 0.f), static_cast<Standard_ShortReal> (M_PI / 2.0)));
2239     }
2240
2241     if (aLight.IsHeadlight)
2242     {
2243       aPosition = theInvModelView * aPosition;
2244     }
2245
2246     myRaytraceGeometry.Sources.push_back (OpenGl_RaytraceLight (aDiffuse, aPosition));
2247   }
2248
2249   if (myRaytraceLightSrcTexture.IsNull())  // create light source buffer
2250   {
2251     myRaytraceLightSrcTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
2252
2253     if (!myRaytraceLightSrcTexture->Create (theGlContext))
2254     {
2255 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2256       std::cout << "Error: Failed to create light source buffer" << std::endl;
2257 #endif
2258       return Standard_False;
2259     }
2260   }
2261
2262   if (myRaytraceGeometry.Sources.size() != 0)
2263   {
2264     const GLfloat* aDataPtr = myRaytraceGeometry.Sources.front().Packed();
2265     if (!myRaytraceLightSrcTexture->Init (theGlContext, 4, GLsizei (myRaytraceGeometry.Sources.size() * 2), aDataPtr))
2266     {
2267 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2268       std::cout << "Error: Failed to upload light source buffer" << std::endl;
2269 #endif
2270       return Standard_False;
2271     }
2272   }
2273
2274   return Standard_True;
2275 }
2276
2277 // =======================================================================
2278 // function : updateRaytraceEnvironmentMap
2279 // purpose  : Updates environment map for ray-tracing
2280 // =======================================================================
2281 Standard_Boolean OpenGl_View::updateRaytraceEnvironmentMap (const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2282 {
2283   Standard_Boolean aResult = Standard_True;
2284
2285   if (!myToUpdateEnvironmentMap)
2286   {
2287     return aResult;
2288   }
2289
2290   Handle(OpenGl_ShaderProgram) aPrograms[] = { myRaytraceProgram,
2291                                                myPostFSAAProgram };
2292
2293   for (Standard_Integer anIdx = 0; anIdx < 2; ++anIdx)
2294   {
2295     if (!aPrograms[anIdx].IsNull())
2296     {
2297       aResult &= theGlContext->BindProgram (aPrograms[anIdx]);
2298
2299       if (!myTextureEnv.IsNull())
2300       {
2301         myTextureEnv->Bind (theGlContext,
2302           GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_EnvironmentMapTexture);
2303
2304         aResult &= aPrograms[anIdx]->SetUniform (theGlContext,
2305           myUniformLocations[anIdx][OpenGl_RT_uSphereMapEnabled], 1);
2306       }
2307       else
2308       {
2309         aResult &= aPrograms[anIdx]->SetUniform (theGlContext,
2310           myUniformLocations[anIdx][OpenGl_RT_uSphereMapEnabled], 0);
2311       }
2312     }
2313   }
2314
2315   myToUpdateEnvironmentMap = Standard_False;
2316
2317   theGlContext->BindProgram (NULL);
2318
2319   return aResult;
2320 }
2321
2322 // =======================================================================
2323 // function : setUniformState
2324 // purpose  : Sets uniform state for the given ray-tracing shader program
2325 // =======================================================================
2326 Standard_Boolean OpenGl_View::setUniformState (const Standard_Integer        theProgramId,
2327                                                const Standard_Integer        theWinSizeX,
2328                                                const Standard_Integer        theWinSizeY,
2329                                                const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2330 {
2331   // Get projection state
2332   OpenGl_MatrixState<Standard_ShortReal>& aCntxProjectionState = theGlContext->ProjectionState;
2333
2334   OpenGl_Mat4 aViewPrjMat;
2335   OpenGl_Mat4 anUnviewMat;
2336   OpenGl_Vec3 aOrigins[4];
2337   OpenGl_Vec3 aDirects[4];
2338
2339   updateCamera (myCamera->OrientationMatrixF(),
2340                 aCntxProjectionState.Current(),
2341                 aOrigins,
2342                 aDirects,
2343                 aViewPrjMat,
2344                 anUnviewMat);
2345
2346   Handle(OpenGl_ShaderProgram)& theProgram = theProgramId == 0
2347                                            ? myRaytraceProgram
2348                                            : myPostFSAAProgram;
2349
2350   if (theProgram.IsNull())
2351   {
2352     return Standard_False;
2353   }
2354
2355   // Set camera state
2356   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2357     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uOriginLB], aOrigins[0]);
2358   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2359     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uOriginRB], aOrigins[1]);
2360   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2361     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uOriginLT], aOrigins[2]);
2362   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2363     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uOriginRT], aOrigins[3]);
2364   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2365     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uDirectLB], aDirects[0]);
2366   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2367     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uDirectRB], aDirects[1]);
2368   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2369     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uDirectLT], aDirects[2]);
2370   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2371     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uDirectRT], aDirects[3]);
2372   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2373     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uViewPrMat], aViewPrjMat);
2374   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2375     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uUnviewMat], anUnviewMat);
2376
2377   // Set ray-tracing intersection parameters
2378   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2379     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uSceneRad], myRaytraceSceneRadius);
2380   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2381     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uSceneEps], myRaytraceSceneEpsilon);
2382
2383   const Standard_Integer aLightSourceBufferSize =
2384     static_cast<Standard_Integer> (myRaytraceGeometry.Sources.size());
2385
2386   // Set ray-tracing light source parameters
2387   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2388     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uLightCount], aLightSourceBufferSize);
2389   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2390     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uLightAmbnt], myRaytraceGeometry.Ambient);
2391
2392   // Enable/disable run time rendering effects
2393   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2394     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uShadowsEnabled], myRenderParams.IsShadowEnabled ?  1 : 0);
2395   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2396     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uReflectEnabled], myRenderParams.IsReflectionEnabled ?  1 : 0);
2397
2398   // Set screen dimensions
2399   myRaytraceProgram->SetUniform (theGlContext,
2400     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uWinSizeX], theWinSizeX);
2401   myRaytraceProgram->SetUniform (theGlContext,
2402     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uWinSizeY], theWinSizeY);
2403
2404   if (myRenderParams.IsGlobalIlluminationEnabled) // if Monte-Carlo sampling enabled
2405   {
2406     theProgram->SetUniform (theGlContext,
2407       myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uBlockedRngEnabled], myRenderParams.CoherentPathTracingMode ?  1 : 0);
2408   }
2409
2410   // Set array of 64-bit texture handles
2411   if (theGlContext->arbTexBindless != NULL && myRaytraceGeometry.HasTextures())
2412   {
2413     const std::vector<GLuint64>& aTextures = myRaytraceGeometry.TextureHandles();
2414
2415     theProgram->SetUniform (theGlContext, myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uTexSamplersArray],
2416       static_cast<GLsizei> (aTextures.size()), reinterpret_cast<const OpenGl_Vec2u*> (&aTextures.front()));
2417   }
2418
2419   // Set background colors (only gradient background supported)
2420   if (myBgGradientArray != NULL && myBgGradientArray->IsDefined())
2421   {
2422     theProgram->SetUniform (theGlContext,
2423       myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uBackColorTop], myBgGradientArray->GradientColor (0));
2424     theProgram->SetUniform (theGlContext,
2425       myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uBackColorBot], myBgGradientArray->GradientColor (1));
2426   }
2427   else
2428   {
2429     const OpenGl_Vec4& aBackColor = myBgColor;
2430
2431     theProgram->SetUniform (theGlContext,
2432       myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uBackColorTop], aBackColor);
2433     theProgram->SetUniform (theGlContext,
2434       myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uBackColorBot], aBackColor);
2435   }
2436
2437   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2438     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uSphereMapForBack], myRenderParams.UseEnvironmentMapBackground ?  1 : 0);
2439
2440   return Standard_True;
2441 }
2442
2443 // =======================================================================
2444 // function : bindRaytraceTextures
2445 // purpose  : Binds ray-trace textures to corresponding texture units
2446 // =======================================================================
2447 void OpenGl_View::bindRaytraceTextures (const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2448 {
2449   if (myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling)
2450   {
2451   #if !defined(GL_ES_VERSION_2_0)
2452     theGlContext->core42->glBindImageTexture (OpenGl_RT_OutputImageLft,
2453       myRaytraceOutputTexture[0]->TextureId(), 0, GL_TRUE, 0, GL_READ_WRITE, GL_R32F);
2454     theGlContext->core42->glBindImageTexture (OpenGl_RT_OutputImageRgh,
2455       myRaytraceOutputTexture[1]->TextureId(), 0, GL_TRUE, 0, GL_READ_WRITE, GL_R32F);
2456
2457     theGlContext->core42->glBindImageTexture (OpenGl_RT_VisualErrorImage,
2458       myRaytraceVisualErrorTexture->TextureId(), 0, GL_TRUE, 0, GL_READ_WRITE, GL_R32I);
2459     theGlContext->core42->glBindImageTexture (OpenGl_RT_TileOffsetsImage,
2460       myRaytraceTileOffsetsTexture->TextureId(), 0, GL_TRUE, 0, GL_READ_ONLY, GL_RG32I);
2461   #endif
2462   }
2463
2464   mySceneMinPointTexture->BindTexture    (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMinPointTexture);
2465   mySceneMaxPointTexture->BindTexture    (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMaxPointTexture);
2466   mySceneNodeInfoTexture->BindTexture    (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneNodeInfoTexture);
2467   myGeometryVertexTexture->BindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryVertexTexture);
2468   myGeometryNormalTexture->BindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryNormalTexture);
2469   myGeometryTexCrdTexture->BindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryTexCrdTexture);
2470   myGeometryTriangTexture->BindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryTriangTexture);
2471   mySceneTransformTexture->BindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneTransformTexture);
2472   myRaytraceMaterialTexture->BindTexture (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceMaterialTexture);
2473   myRaytraceLightSrcTexture->BindTexture (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceLightSrcTexture);
2474 }
2475
2476 // =======================================================================
2477 // function : unbindRaytraceTextures
2478 // purpose  : Unbinds ray-trace textures from corresponding texture units
2479 // =======================================================================
2480 void OpenGl_View::unbindRaytraceTextures (const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2481 {
2482   mySceneMinPointTexture->UnbindTexture    (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMinPointTexture);
2483   mySceneMaxPointTexture->UnbindTexture    (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMaxPointTexture);
2484   mySceneNodeInfoTexture->UnbindTexture    (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneNodeInfoTexture);
2485   myGeometryVertexTexture->UnbindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryVertexTexture);
2486   myGeometryNormalTexture->UnbindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryNormalTexture);
2487   myGeometryTexCrdTexture->UnbindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryTexCrdTexture);
2488   myGeometryTriangTexture->UnbindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryTriangTexture);
2489   mySceneTransformTexture->UnbindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneTransformTexture);
2490   myRaytraceMaterialTexture->UnbindTexture (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceMaterialTexture);
2491   myRaytraceLightSrcTexture->UnbindTexture (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceLightSrcTexture);
2492
2493   theGlContext->core15fwd->glActiveTexture (GL_TEXTURE0);
2494 }
2495
2496 // =======================================================================
2497 // function : runRaytraceShaders
2498 // purpose  : Runs ray-tracing shader programs
2499 // =======================================================================
2500 Standard_Boolean OpenGl_View::runRaytraceShaders (const Standard_Integer        theSizeX,
2501                                                   const Standard_Integer        theSizeY,
2502                                                   Graphic3d_Camera::Projection  theProjection,
2503                                                   OpenGl_FrameBuffer*           theReadDrawFbo,
2504                                                   const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2505 {
2506   Standard_Boolean aResult = theGlContext->BindProgram (myRaytraceProgram);
2507
2508   aResult &= setUniformState (0,
2509                               theSizeX,
2510                               theSizeY,
2511                               theGlContext);
2512
2513   if (myRaytraceParameters.GlobalIllumination) // path tracing
2514   {
2515     aResult &= runPathtrace (theProjection, theReadDrawFbo, theGlContext);
2516   }
2517   else // Whitted-style ray-tracing
2518   {
2519     aResult &= runRaytrace (theSizeX, theSizeY, theProjection, theReadDrawFbo, theGlContext);
2520   }
2521
2522   return aResult;
2523 }
2524
2525 // =======================================================================
2526 // function : runRaytrace
2527 // purpose  : Runs Whitted-style ray-tracing
2528 // =======================================================================
2529 Standard_Boolean OpenGl_View::runRaytrace (const Standard_Integer        theSizeX,
2530                                            const Standard_Integer        theSizeY,
2531                                            Graphic3d_Camera::Projection  theProjection,
2532                                            OpenGl_FrameBuffer*           theReadDrawFbo,
2533                                            const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2534 {
2535   Standard_Boolean aResult = Standard_True;
2536
2537   bindRaytraceTextures (theGlContext);
2538
2539   Handle(OpenGl_FrameBuffer) aRenderImageFramebuffer;
2540   Handle(OpenGl_FrameBuffer) aDepthSourceFramebuffer;
2541
2542   // Choose proper set of frame buffers for stereo rendering
2543   const Standard_Integer aFBOIdx (theProjection == Graphic3d_Camera::Projection_MonoRightEye);
2544
2545   if (myRenderParams.IsAntialiasingEnabled) // if second FSAA pass is used
2546   {
2547     myRaytraceFBO1[aFBOIdx]->BindBuffer (theGlContext);
2548
2549     glClear (GL_DEPTH_BUFFER_BIT); // render the image with depth
2550   }
2551
2552   theGlContext->core20fwd->glDrawArrays (GL_TRIANGLES, 0, 6);
2553
2554   if (myRenderParams.IsAntialiasingEnabled)
2555   {
2556     glDisable (GL_DEPTH_TEST); // improve jagged edges without depth buffer
2557
2558     // bind ray-tracing output image as input
2559     myRaytraceFBO1[aFBOIdx]->ColorTexture()->Bind (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_FsaaInputTexture);
2560
2561     aResult &= theGlContext->BindProgram (myPostFSAAProgram);
2562
2563     aResult &= setUniformState (1 /* FSAA ID */,
2564                                 theSizeX,
2565                                 theSizeY,
2566                                 theGlContext);
2567
2568     // Perform multi-pass adaptive FSAA using ping-pong technique.
2569     // We use 'FLIPTRI' sampling pattern changing for every pixel
2570     // (3 additional samples per pixel, the 1st sample is already
2571     // available from initial ray-traced image).
2572     for (Standard_Integer anIt = 1; anIt < 4; ++anIt)
2573     {
2574       GLfloat aOffsetX = 1.f / theSizeX;
2575       GLfloat aOffsetY = 1.f / theSizeY;
2576
2577       if (anIt == 1)
2578       {
2579         aOffsetX *= -0.55f;
2580         aOffsetY *=  0.55f;
2581       }
2582       else if (anIt == 2)
2583       {
2584         aOffsetX *=  0.00f;
2585         aOffsetY *= -0.55f;
2586       }
2587       else if (anIt == 3)
2588       {
2589         aOffsetX *= 0.55f;
2590         aOffsetY *= 0.00f;
2591       }
2592
2593       aResult &= myPostFSAAProgram->SetUniform (theGlContext,
2594         myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uSamples], anIt + 1);
2595       aResult &= myPostFSAAProgram->SetUniform (theGlContext,
2596         myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uOffsetX], aOffsetX);
2597       aResult &= myPostFSAAProgram->SetUniform (theGlContext,
2598         myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uOffsetY], aOffsetY);
2599
2600       Handle(OpenGl_FrameBuffer)& aFramebuffer = anIt % 2
2601                                                ? myRaytraceFBO2[aFBOIdx]
2602                                                : myRaytraceFBO1[aFBOIdx];
2603
2604       aFramebuffer->BindBuffer (theGlContext);
2605
2606       // perform adaptive FSAA pass
2607       theGlContext->core20fwd->glDrawArrays (GL_TRIANGLES, 0, 6);
2608
2609       aFramebuffer->ColorTexture()->Bind (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_FsaaInputTexture);
2610     }
2611
2612     aRenderImageFramebuffer = myRaytraceFBO2[aFBOIdx];
2613     aDepthSourceFramebuffer = myRaytraceFBO1[aFBOIdx];
2614
2615     glEnable (GL_DEPTH_TEST);
2616
2617     // Display filtered image
2618     theGlContext->BindProgram (myOutImageProgram);
2619
2620     if (theReadDrawFbo != NULL)
2621     {
2622       theReadDrawFbo->BindBuffer (theGlContext);
2623     }
2624     else
2625     {
2626       aRenderImageFramebuffer->UnbindBuffer (theGlContext);
2627     }
2628
2629     aRenderImageFramebuffer->ColorTexture()->Bind (
2630       theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_PrevAccumTexture);
2631
2632     aDepthSourceFramebuffer->DepthStencilTexture()->Bind (
2633       theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceDepthTexture);
2634
2635     // copy the output image with depth values
2636     theGlContext->core20fwd->glDrawArrays (GL_TRIANGLES, 0, 6);
2637
2638     aDepthSourceFramebuffer->DepthStencilTexture()->Unbind (
2639       theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceDepthTexture);
2640
2641     aRenderImageFramebuffer->ColorTexture()->Unbind (
2642       theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_PrevAccumTexture);
2643   }
2644
2645   unbindRaytraceTextures (theGlContext);
2646
2647   theGlContext->BindProgram (NULL);
2648
2649   return aResult;
2650 }
2651
2652 // =======================================================================
2653 // function : runPathtrace
2654 // purpose  : Runs path tracing shader
2655 // =======================================================================
2656 Standard_Boolean OpenGl_View::runPathtrace (const Graphic3d_Camera::Projection  theProjection,
2657                                             OpenGl_FrameBuffer*                 theReadDrawFbo,
2658                                             const Handle(OpenGl_Context)&       theGlContext)
2659 {
2660   Standard_Boolean aResult = Standard_True;
2661
2662   if (myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling)
2663   {
2664     if (myAccumFrames == 0)
2665     {
2666       myTileSampler.Reset(); // reset tile sampler to its initial state
2667     }
2668
2669     // We upload tile offset texture each 4 frames in order
2670     // to minimize overhead of additional memory bandwidth.
2671     // Adaptive sampling is starting after first 10 frames.
2672     if (myAccumFrames % 4 == 0)
2673     {
2674       myTileSampler.Upload (theGlContext, myRaytraceTileOffsetsTexture, myAccumFrames > 10);
2675     }
2676   }
2677
2678   bindRaytraceTextures (theGlContext);
2679
2680   Handle(OpenGl_FrameBuffer) aRenderImageFramebuffer;
2681   Handle(OpenGl_FrameBuffer) aDepthSourceFramebuffer;
2682   Handle(OpenGl_FrameBuffer) anAccumImageFramebuffer;
2683
2684   // Choose proper set of frame buffers for stereo rendering
2685   const Standard_Integer aFBOIdx (theProjection == Graphic3d_Camera::Projection_MonoRightEye);
2686
2687   const Standard_Integer anImageId = (aFBOIdx != 0)
2688                                    ? OpenGl_RT_OutputImageRgh
2689                                    : OpenGl_RT_OutputImageLft;
2690
2691   aRenderImageFramebuffer = myAccumFrames % 2 ? myRaytraceFBO1[aFBOIdx] : myRaytraceFBO2[aFBOIdx];
2692   anAccumImageFramebuffer = myAccumFrames % 2 ? myRaytraceFBO2[aFBOIdx] : myRaytraceFBO1[aFBOIdx];
2693
2694   aDepthSourceFramebuffer = aRenderImageFramebuffer;
2695
2696   anAccumImageFramebuffer->ColorTexture()->Bind (
2697     theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_PrevAccumTexture);
2698
2699   aRenderImageFramebuffer->BindBuffer (theGlContext);
2700
2701   if (myAccumFrames == 0)
2702   {
2703     myRNG.SetSeed(); // start RNG from beginning
2704   }
2705
2706   // Clear adaptive screen sampling images
2707   if (myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling)
2708   {
2709   #if !defined(GL_ES_VERSION_2_0)
2710     if (myAccumFrames == 0)
2711     {
2712       theGlContext->core44->glClearTexImage (myRaytraceOutputTexture[aFBOIdx]->TextureId(), 0, GL_RED, GL_FLOAT, NULL);
2713     }
2714
2715     theGlContext->core44->glClearTexImage (myRaytraceVisualErrorTexture->TextureId(), 0, GL_RED_INTEGER, GL_INT, NULL);
2716   #endif
2717   }
2718
2719   // Set frame accumulation weight
2720   myRaytraceProgram->SetUniform (theGlContext,
2721     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uSampleWeight], 1.f / (myAccumFrames + 1));
2722
2723   // Set random number generator seed
2724   myRaytraceProgram->SetUniform (theGlContext,
2725     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uFrameRndSeed], static_cast<Standard_Integer> (myRNG.NextInt() >> 2));
2726
2727   // Set image uniforms for render program
2728   myRaytraceProgram->SetUniform (theGlContext,
2729     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uRenderImage], anImageId);
2730   myRaytraceProgram->SetUniform (theGlContext,
2731     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uOffsetImage], OpenGl_RT_TileOffsetsImage);
2732
2733   glDisable (GL_DEPTH_TEST);
2734
2735   // Generate for the given RNG seed
2736   theGlContext->core20fwd->glDrawArrays (GL_TRIANGLES, 0, 6);
2737
2738   // Output accumulated path traced image
2739   theGlContext->BindProgram (myOutImageProgram);
2740
2741   if (myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling)
2742   {
2743     // Set uniforms for display program
2744     myOutImageProgram->SetUniform (theGlContext, "uRenderImage",   anImageId);
2745     myOutImageProgram->SetUniform (theGlContext, "uAccumFrames",   myAccumFrames);
2746     myOutImageProgram->SetUniform (theGlContext, "uVarianceImage", OpenGl_RT_VisualErrorImage);
2747     myOutImageProgram->SetUniform (theGlContext, "uDebugAdaptive", myRenderParams.ShowSamplingTiles ?  1 : 0);
2748   }
2749
2750   if (theReadDrawFbo != NULL)
2751   {
2752     theReadDrawFbo->BindBuffer (theGlContext);
2753   }
2754   else
2755   {
2756     aRenderImageFramebuffer->UnbindBuffer (theGlContext);
2757   }
2758
2759   aRenderImageFramebuffer->ColorTexture()->Bind (
2760     theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_PrevAccumTexture);
2761
2762   glEnable (GL_DEPTH_TEST);
2763
2764   // Copy accumulated image with correct depth values
2765   theGlContext->core20fwd->glDrawArrays (GL_TRIANGLES, 0, 6);
2766
2767   aRenderImageFramebuffer->ColorTexture()->Unbind (
2768     theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_PrevAccumTexture);
2769
2770   if (myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling)
2771   {
2772     myRaytraceVisualErrorTexture->Bind (theGlContext);
2773
2774     // Download visual error map from the GPU and build
2775     // adjusted tile offsets for optimal image sampling
2776     myTileSampler.GrabVarianceMap (theGlContext);
2777   }
2778
2779   unbindRaytraceTextures (theGlContext);
2780
2781   theGlContext->BindProgram (NULL);
2782
2783   return aResult;
2784 }
2785
2786 // =======================================================================
2787 // function : raytrace
2788 // purpose  : Redraws the window using OpenGL/GLSL ray-tracing
2789 // =======================================================================
2790 Standard_Boolean OpenGl_View::raytrace (const Standard_Integer        theSizeX,
2791                                         const Standard_Integer        theSizeY,
2792                                         Graphic3d_Camera::Projection  theProjection,
2793                                         OpenGl_FrameBuffer*           theReadDrawFbo,
2794                                         const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2795 {
2796   if (!initRaytraceResources (theGlContext))
2797   {
2798     return Standard_False;
2799   }
2800
2801   if (!updateRaytraceBuffers (theSizeX, theSizeY, theGlContext))
2802   {
2803     return Standard_False;
2804   }
2805
2806   if (!updateRaytraceEnvironmentMap (theGlContext))
2807   {
2808     return Standard_False;
2809   }
2810
2811   OpenGl_Mat4 aLightSourceMatrix;
2812
2813   // Get inversed model-view matrix for transforming lights
2814   myCamera->OrientationMatrixF().Inverted (aLightSourceMatrix);
2815
2816   if (!updateRaytraceLightSources (aLightSourceMatrix, theGlContext))
2817   {
2818     return Standard_False;
2819   }
2820
2821   // Generate image using Whitted-style ray-tracing or path tracing
2822   if (myIsRaytraceDataValid)
2823   {
2824     myRaytraceScreenQuad.BindVertexAttrib (theGlContext, Graphic3d_TOA_POS);
2825
2826     if (!myRaytraceGeometry.AcquireTextures (theGlContext))
2827     {
2828       theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION, GL_DEBUG_TYPE_ERROR,
2829         0, GL_DEBUG_SEVERITY_MEDIUM, "Error: Failed to acquire OpenGL image textures");
2830     }
2831
2832     glDisable (GL_BLEND);
2833
2834     const Standard_Boolean aResult = runRaytraceShaders (theSizeX,
2835                                                          theSizeY,
2836                                                          theProjection,
2837                                                          theReadDrawFbo,
2838                                                          theGlContext);
2839
2840     if (!aResult)
2841     {
2842       theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION, GL_DEBUG_TYPE_ERROR,
2843         0, GL_DEBUG_SEVERITY_MEDIUM, "Error: Failed to execute ray-tracing shaders");
2844     }
2845
2846     if (!myRaytraceGeometry.ReleaseTextures (theGlContext))
2847     {
2848       theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION, GL_DEBUG_TYPE_ERROR,
2849         0, GL_DEBUG_SEVERITY_MEDIUM, "Error: Failed to release OpenGL image textures");
2850     }
2851
2852     myRaytraceScreenQuad.UnbindVertexAttrib (theGlContext, Graphic3d_TOA_POS);
2853   }
2854
2855   return Standard_True;
2856 }