src/OpenGl/OpenGl_Workspace_Raytrace.cxx

   1 // Created on: 2013-08-27
   2 // Created by: Denis BOGOLEPOV
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   8 // the terms of the GNU Lesser General Public License version 2.1 as published
   9 // by the Free Software Foundation, with special exception defined in the file
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  11 // distribution for complete text of the license and disclaimer of any warranty.
  12 //
  13 // Alternatively, this file may be used under the terms of Open CASCADE
  14 // commercial license or contractual agreement.
  15
  16 #include <OpenGl_Workspace.hxx>
  17
  18 #include <Graphic3d_TextureParams.hxx>
  19 #include <OpenGl_FrameBuffer.hxx>
  20 #include <OpenGl_PrimitiveArray.hxx>
  21 #include <OpenGl_VertexBuffer.hxx>
  22 #include <OpenGl_View.hxx>
  23 #include <OSD_File.hxx>
  24 #include <OSD_Protection.hxx>
  25
  26 using namespace OpenGl_Raytrace;
  27
  28 //! Use this macro to output ray-tracing debug info
  29 // #define RAY_TRACE_PRINT_INFO
  30
  31 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
  32   #include <OSD_Timer.hxx>
  33 #endif
  34
  35 // =======================================================================
  36 // function : UpdateRaytraceGeometry
  37 // purpose  : Updates 3D scene geometry for ray tracing
  38 // =======================================================================
  39 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::UpdateRaytraceGeometry (GeomUpdateMode theMode)
  40 {
  41   if (myView.IsNull())
  42     return Standard_False;
  43
  44   // Note: In 'check' mode (OpenGl_GUM_CHECK) the scene geometry is analyzed for modifications
  45   // This is light-weight procedure performed for each frame
  46
  47   if (theMode == OpenGl_GUM_CHECK)
  48   {
  49      if (myLayersModificationStatus != myView->LayerList().ModificationState())
  50      {
  51         return UpdateRaytraceGeometry (OpenGl_GUM_PREPARE);
  52      }
  53   }
  54   else if (theMode == OpenGl_GUM_PREPARE)
  55   {
  56     myRaytraceGeometry.ClearMaterials();
  57     myArrayToTrianglesMap.clear();
  58
  59     myIsRaytraceDataValid = Standard_False;
  60   }
  61
  62   // The set of processed structures (reflected to ray-tracing)
  63   // This set is used to remove out-of-date records from the
  64   // hash map of structures
  65   std::set<const OpenGl_Structure*> anElements;
  66
  67   // Set of all currently visible and "raytracable" primitive arrays.
  68   std::set<Standard_Size> anArrayIDs;
  69
  70   const OpenGl_LayerList& aList = myView->LayerList();
  71
  72   for (OpenGl_SequenceOfLayers::Iterator anLayerIt (aList.Layers()); anLayerIt.More(); anLayerIt.Next())
  73   {
  74     const OpenGl_Layer& aLayer = anLayerIt.Value();
  75     if (aLayer.NbStructures() == 0)
  76       continue;
  77
  78     const OpenGl_ArrayOfStructure& aStructArray = aLayer.ArrayOfStructures();
  79     for (Standard_Integer anIndex = 0; anIndex < aStructArray.Length(); ++anIndex)
  80     {
  81       for (OpenGl_SequenceOfStructure::Iterator aStructIt (aStructArray (anIndex)); aStructIt.More(); aStructIt.Next())
  82       {
  83         const OpenGl_Structure* aStructure = aStructIt.Value();
  84
  85         if (theMode == OpenGl_GUM_CHECK)
  86         {
  87           if (CheckRaytraceStructure (aStructure))
  88           {
  89             return UpdateRaytraceGeometry (OpenGl_GUM_PREPARE);
  90           }
  91         }
  92         else if (theMode == OpenGl_GUM_PREPARE)
  93         {
  94           if (!aStructure->IsRaytracable()
  95            || !aStructure->IsVisible())
  96           {
  97             continue;
  98           }
  99           else if (!aStructure->ViewAffinity.IsNull()
 100                 && !aStructure->ViewAffinity->IsVisible (myViewId))
 101           {
 102             continue;
 103           }
 104
 105           for (OpenGl_Structure::GroupIterator aGroupIter (aStructure->DrawGroups()); aGroupIter.More(); aGroupIter.Next())
 106           {
 107             // OpenGL elements from group (extract primitives arrays)
 108             for (const OpenGl_ElementNode* aNode = aGroupIter.Value()->FirstNode(); aNode != NULL; aNode = aNode->next)
 109             {
 110               OpenGl_PrimitiveArray* aPrimArray = dynamic_cast<OpenGl_PrimitiveArray*> (aNode->elem);
 111
 112               if (aPrimArray != NULL)
 113               {
 114                 // Collect all primitive arrays in scene.
 115                 anArrayIDs.insert (aPrimArray->GetUID());
 116               }
 117             }
 118           }
 119         }
 120         else if (theMode == OpenGl_GUM_UPDATE)
 121         {
 122           if (!aStructure->IsRaytracable())
 123             continue;
 124
 125           AddRaytraceStructure (aStructure, anElements);
 126         }
 127       }
 128     }
 129   }
 130
 131   if (theMode == OpenGl_GUM_PREPARE)
 132   {
 133     BVH_ObjectSet<Standard_ShortReal, 3>::BVH_ObjectList anUnchangedObjects;
 134
 135     // Leave only unchanged objects in myRaytraceGeometry so only their transforms and materials will be updated
 136     // Objects which not in myArrayToTrianglesMap will be built from scratch.
 137     for (Standard_Integer anObjectIdx = 0; anObjectIdx < myRaytraceGeometry.Objects().Size(); ++anObjectIdx)
 138     {
 139       OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = dynamic_cast<OpenGl_TriangleSet*> (
 140         myRaytraceGeometry.Objects().ChangeValue (anObjectIdx).operator->());
 141
 142       // If primitive array of object not in "anArrays" set then it was hided or deleted.
 143       // If primitive array present in "anArrays" set but we don't have associated object yet, then
 144       // the object is new and still has to be built.
 145       if ((aTriangleSet != NULL) && ((anArrayIDs.find (aTriangleSet->AssociatedPArrayID())) != anArrayIDs.end()))
 146       {
 147         anUnchangedObjects.Append (myRaytraceGeometry.Objects().Value (anObjectIdx));
 148
 149         myArrayToTrianglesMap[aTriangleSet->AssociatedPArrayID()] = aTriangleSet;
 150       }
 151     }
 152
 153     myRaytraceGeometry.Objects() = anUnchangedObjects;
 154
 155     return UpdateRaytraceGeometry (OpenGl_GUM_UPDATE);
 156   }
 157
 158   if (theMode == OpenGl_GUM_UPDATE)
 159   {
 160     // Actualize the hash map of structures -- remove out-of-date records
 161     std::map<const OpenGl_Structure*, Standard_Size>::iterator anIter = myStructureStates.begin();
 162
 163     while (anIter != myStructureStates.end())
 164     {
 165       if (anElements.find (anIter->first) == anElements.end())
 166       {
 167         myStructureStates.erase (anIter++);
 168       }
 169       else
 170       {
 171         ++anIter;
 172       }
 173     }
 174
 175     // Actualize OpenGL layer list state
 176     myLayersModificationStatus = myView->LayerList().ModificationState();
 177
 178     // Rebuild bottom-level and high-level BVHs
 179     myRaytraceGeometry.ProcessAcceleration();
 180
 181     const Standard_ShortReal aMinRadius = Max (fabs (myRaytraceGeometry.Box().CornerMin().x()), Max (
 182       fabs (myRaytraceGeometry.Box().CornerMin().y()), fabs (myRaytraceGeometry.Box().CornerMin().z())));
 183     const Standard_ShortReal aMaxRadius = Max (fabs (myRaytraceGeometry.Box().CornerMax().x()), Max (
 184       fabs (myRaytraceGeometry.Box().CornerMax().y()), fabs (myRaytraceGeometry.Box().CornerMax().z())));
 185
 186     myRaytraceSceneRadius = 2.f /* scale factor */ * Max (aMinRadius, aMaxRadius);
 187
 188     const BVH_Vec3f aSize = myRaytraceGeometry.Box().Size();
 189
 190     myRaytraceSceneEpsilon = Max (1e-6f, 1e-4f * sqrtf (
 191       aSize.x() * aSize.x() + aSize.y() * aSize.y() + aSize.z() * aSize.z()));
 192
 193     return UploadRaytraceData();
 194   }
 195
 196   return Standard_True;
 197 }
 198
 199 // =======================================================================
 200 // function : CheckRaytraceStructure
 201 // purpose  : Checks to see if the structure is modified
 202 // =======================================================================
 203 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::CheckRaytraceStructure (const OpenGl_Structure* theStructure)
 204 {
 205   if (!theStructure->IsRaytracable())
 206   {
 207     // Checks to see if all ray-tracable elements were
 208     // removed from the structure
 209     if (theStructure->ModificationState() > 0)
 210     {
 211       theStructure->ResetModificationState();
 212       return Standard_True;
 213     }
 214
 215     return Standard_False;
 216   }
 217
 218   std::map<const OpenGl_Structure*, Standard_Size>::iterator aStructState = myStructureStates.find (theStructure);
 219
 220   if (aStructState != myStructureStates.end())
 221     return aStructState->second != theStructure->ModificationState();
 222
 223   return Standard_True;
 224 }
 225
 226 // =======================================================================
 227 // function : BuildTexTransform
 228 // purpose  : Constructs texture transformation matrix
 229 // =======================================================================
 230 void BuildTexTransform (const Handle(Graphic3d_TextureParams)& theParams, BVH_Mat4f& theMatrix)
 231 {
 232   theMatrix.InitIdentity();
 233
 234   // Apply scaling
 235   const Graphic3d_Vec2& aScale = theParams->Scale();
 236
 237   theMatrix.ChangeValue (0, 0) *= aScale.x();
 238   theMatrix.ChangeValue (1, 0) *= aScale.x();
 239   theMatrix.ChangeValue (2, 0) *= aScale.x();
 240   theMatrix.ChangeValue (3, 0) *= aScale.x();
 241
 242   theMatrix.ChangeValue (0, 1) *= aScale.y();
 243   theMatrix.ChangeValue (1, 1) *= aScale.y();
 244   theMatrix.ChangeValue (2, 1) *= aScale.y();
 245   theMatrix.ChangeValue (3, 1) *= aScale.y();
 246
 247   // Apply translation
 248   const Graphic3d_Vec2 aTrans = -theParams->Translation();
 249
 250   theMatrix.ChangeValue (0, 3) = theMatrix.GetValue (0, 0) * aTrans.x() +
 251                                  theMatrix.GetValue (0, 1) * aTrans.y();
 252
 253   theMatrix.ChangeValue (1, 3) = theMatrix.GetValue (1, 0) * aTrans.x() +
 254                                  theMatrix.GetValue (1, 1) * aTrans.y();
 255
 256   theMatrix.ChangeValue (2, 3) = theMatrix.GetValue (2, 0) * aTrans.x() +
 257                                  theMatrix.GetValue (2, 1) * aTrans.y();
 258
 259   // Apply rotation
 260   const Standard_ShortReal aSin = std::sin (
 261     -theParams->Rotation() * static_cast<Standard_ShortReal> (M_PI / 180.0));
 262   const Standard_ShortReal aCos = std::cos (
 263     -theParams->Rotation() * static_cast<Standard_ShortReal> (M_PI / 180.0));
 264
 265   BVH_Mat4f aRotationMat;
 266   aRotationMat.SetValue (0, 0,  aCos);
 267   aRotationMat.SetValue (1, 1,  aCos);
 268   aRotationMat.SetValue (0, 1, -aSin);
 269   aRotationMat.SetValue (1, 0,  aSin);
 270
 271   theMatrix = theMatrix * aRotationMat;
 272 }
 273
 274 // =======================================================================
 275 // function : CreateMaterial
 276 // purpose  : Creates ray-tracing material properties
 277 // =======================================================================
 278 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::CreateMaterial (const OpenGl_AspectFace* theAspect, OpenGl_RaytraceMaterial& theMaterial)
 279 {
 280   const OPENGL_SURF_PROP& aProperties = theAspect->IntFront();
 281
 282   const Standard_ShortReal* aSrcAmbient =
 283     aProperties.isphysic ? aProperties.ambcol.rgb : aProperties.matcol.rgb;
 284
 285   theMaterial.Ambient = BVH_Vec4f (aSrcAmbient[0] * aProperties.amb,
 286                                    aSrcAmbient[1] * aProperties.amb,
 287                                    aSrcAmbient[2] * aProperties.amb,
 288                                    1.f);
 289
 290   const Standard_ShortReal* aSrcDiffuse =
 291     aProperties.isphysic ? aProperties.difcol.rgb : aProperties.matcol.rgb;
 292
 293   theMaterial.Diffuse = BVH_Vec4f (aSrcDiffuse[0] * aProperties.diff,
 294                                    aSrcDiffuse[1] * aProperties.diff,
 295                                    aSrcDiffuse[2] * aProperties.diff,
 296                                    -1.f /* no texture */);
 297
 298   theMaterial.Specular = BVH_Vec4f (
 299     (aProperties.isphysic ? aProperties.speccol.rgb[0] : 1.f) * aProperties.spec,
 300     (aProperties.isphysic ? aProperties.speccol.rgb[1] : 1.f) * aProperties.spec,
 301     (aProperties.isphysic ? aProperties.speccol.rgb[2] : 1.f) * aProperties.spec,
 302     aProperties.shine);
 303
 304   const Standard_ShortReal* aSrcEmission =
 305     aProperties.isphysic ? aProperties.emscol.rgb : aProperties.matcol.rgb;
 306
 307   theMaterial.Emission = BVH_Vec4f (aSrcEmission[0] * aProperties.emsv,
 308                                     aSrcEmission[1] * aProperties.emsv,
 309                                     aSrcEmission[2] * aProperties.emsv,
 310                                     1.f);
 311
 312   // Note: Here we use sub-linear transparency function
 313   // to produce realistic-looking transparency effect
 314   theMaterial.Transparency = BVH_Vec4f (powf (aProperties.trans, 0.75f),
 315                                         1.f - aProperties.trans,
 316                                         aProperties.index == 0 ? 1.f : aProperties.index,
 317                                         aProperties.index == 0 ? 1.f : 1.f / aProperties.index);
 318
 319   const Standard_ShortReal aMaxRefl = Max (theMaterial.Diffuse.x() + theMaterial.Specular.x(),
 320                                       Max (theMaterial.Diffuse.y() + theMaterial.Specular.y(),
 321                                            theMaterial.Diffuse.z() + theMaterial.Specular.z()));
 322
 323   const Standard_ShortReal aReflectionScale = 0.75f / aMaxRefl;
 324
 325   theMaterial.Reflection = BVH_Vec4f (
 326     aProperties.speccol.rgb[0] * aProperties.spec * aReflectionScale,
 327     aProperties.speccol.rgb[1] * aProperties.spec * aReflectionScale,
 328     aProperties.speccol.rgb[2] * aProperties.spec * aReflectionScale,
 329     0.f);
 330
 331   if (theAspect->DoTextureMap())
 332   {
 333     if (myGlContext->arbTexBindless != NULL)
 334     {
 335       BuildTexTransform (theAspect->TextureParams(), theMaterial.TextureTransform);
 336       theMaterial.Diffuse.w() = static_cast<Standard_ShortReal> (
 337         myRaytraceGeometry.AddTexture (theAspect->TextureRes (myGlContext)));
 338     }
 339     else if (!myIsRaytraceWarnTextures)
 340     {
 341       myGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION_ARB,
 342                                 GL_DEBUG_TYPE_PORTABILITY_ARB, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH_ARB,
 343                                 "Warning: texturing in Ray-Trace requires GL_ARB_bindless_texture extension which is missing. "
 344                                 "Textures will be ignored.");
 345       myIsRaytraceWarnTextures = Standard_True;
 346     }
 347   }
 348
 349   return Standard_True;
 350 }
 351
 352 // =======================================================================
 353 // function : AddRaytraceStructure
 354 // purpose  : Adds OpenGL structure to ray-traced scene geometry
 355 // =======================================================================
 356 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::AddRaytraceStructure (const OpenGl_Structure* theStructure, std::set<const OpenGl_Structure*>& theElements)
 357 {
 358   theElements.insert (theStructure);
 359
 360   if (!theStructure->IsVisible())
 361   {
 362     myStructureStates[theStructure] = theStructure->ModificationState();
 363     return Standard_True;
 364   }
 365
 366   // Get structure material
 367   Standard_Integer aStructMatID = -1;
 368
 369   if (theStructure->AspectFace() != NULL)
 370   {
 371     aStructMatID = static_cast<Standard_Integer> (myRaytraceGeometry.Materials.size());
 372
 373     OpenGl_RaytraceMaterial aStructMaterial;
 374     CreateMaterial (theStructure->AspectFace(), aStructMaterial);
 375
 376     myRaytraceGeometry.Materials.push_back (aStructMaterial);
 377   }
 378
 379   Standard_ShortReal  aStructTransformArr[16];
 380   Standard_ShortReal* aStructTransform = NULL;
 381   if (theStructure->Transformation()->mat != NULL)
 382   {
 383     aStructTransform = aStructTransformArr;
 384     for (Standard_Integer i = 0; i < 4; ++i)
 385     {
 386       for (Standard_Integer j = 0; j < 4; ++j)
 387       {
 388         aStructTransform[j * 4 + i] = theStructure->Transformation()->mat[i][j];
 389       }
 390     }
 391   }
 392
 393   AddRaytraceGroups (theStructure, aStructMatID, aStructTransform);
 394
 395   // Process all connected OpenGL structures
 396   for (OpenGl_ListOfStructure::Iterator anIts (theStructure->ConnectedStructures()); anIts.More(); anIts.Next())
 397   {
 398     if (anIts.Value()->IsRaytracable())
 399       AddRaytraceGroups (anIts.Value(), aStructMatID, aStructTransform);
 400   }
 401
 402   myStructureStates[theStructure] = theStructure->ModificationState();
 403   return Standard_True;
 404 }
 405
 406 // =======================================================================
 407 // function : AddRaytraceGroups
 408 // purpose  : Adds OpenGL groups to ray-traced scene geometry
 409 // =======================================================================
 410 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::AddRaytraceGroups (const OpenGl_Structure*   theStructure,
 411                                                       const Standard_Integer    theStructMatId,
 412                                                       const Standard_ShortReal* theTransform)
 413 {
 414   for (OpenGl_Structure::GroupIterator aGroupIter (theStructure->DrawGroups()); aGroupIter.More(); aGroupIter.Next())
 415   {
 416     // Get group material
 417     Standard_Integer aGroupMatID = -1;
 418     if (aGroupIter.Value()->AspectFace() != NULL)
 419     {
 420       aGroupMatID = static_cast<Standard_Integer> (myRaytraceGeometry.Materials.size());
 421
 422       OpenGl_RaytraceMaterial aGroupMaterial;
 423       CreateMaterial (aGroupIter.Value()->AspectFace(), aGroupMaterial);
 424
 425       myRaytraceGeometry.Materials.push_back (aGroupMaterial);
 426     }
 427
 428     Standard_Integer aMatID = aGroupMatID < 0 ? theStructMatId : aGroupMatID;
 429
 430     if (aMatID < 0)
 431     {
 432       aMatID = static_cast<Standard_Integer> (myRaytraceGeometry.Materials.size());
 433
 434       myRaytraceGeometry.Materials.push_back (OpenGl_RaytraceMaterial());
 435     }
 436
 437     // Add OpenGL elements from group (extract primitives arrays and aspects)
 438     for (const OpenGl_ElementNode* aNode = aGroupIter.Value()->FirstNode(); aNode != NULL; aNode = aNode->next)
 439     {
 440       OpenGl_AspectFace* anAspect = dynamic_cast<OpenGl_AspectFace*> (aNode->elem);
 441       if (anAspect != NULL)
 442       {
 443         aMatID = static_cast<Standard_Integer> (myRaytraceGeometry.Materials.size());
 444
 445         OpenGl_RaytraceMaterial aMaterial;
 446         CreateMaterial (anAspect, aMaterial);
 447
 448         myRaytraceGeometry.Materials.push_back (aMaterial);
 449       }
 450       else
 451       {
 452         OpenGl_PrimitiveArray* aPrimArray = dynamic_cast<OpenGl_PrimitiveArray*> (aNode->elem);
 453
 454         if (aPrimArray != NULL)
 455         {
 456           std::map<Standard_Size, OpenGl_TriangleSet*>::iterator aSetIter = myArrayToTrianglesMap.find (aPrimArray->GetUID());
 457
 458           if (aSetIter != myArrayToTrianglesMap.end())
 459           {
 460             OpenGl_TriangleSet* aSet = aSetIter->second;
 461
 462             BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>* aTransform = new BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>();
 463
 464             if (theTransform != NULL)
 465             {
 466               aTransform->SetTransform (*(reinterpret_cast<const BVH_Mat4f*> (theTransform)));
 467             }
 468
 469             aSet->SetProperties (aTransform);
 470
 471             if (aSet->MaterialIndex() != OpenGl_TriangleSet::INVALID_MATERIAL && aSet->MaterialIndex() != aMatID)
 472             {
 473               aSet->SetMaterialIndex (aMatID);
 474             }
 475           }
 476           else
 477           {
 478             NCollection_Handle<BVH_Object<Standard_ShortReal, 3> > aSet =
 479               AddRaytracePrimitiveArray (aPrimArray, aMatID, 0);
 480
 481             if (!aSet.IsNull())
 482             {
 483               BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>* aTransform = new BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>;
 484
 485               if (theTransform != NULL)
 486               {
 487                 aTransform->SetTransform (*(reinterpret_cast<const BVH_Mat4f*> (theTransform)));
 488               }
 489
 490               aSet->SetProperties (aTransform);
 491
 492               myRaytraceGeometry.Objects().Append (aSet);
 493             }
 494           }
 495         }
 496       }
 497     }
 498   }
 499
 500   return Standard_True;
 501 }
 502
 503 // =======================================================================
 504 // function : AddRaytracePrimitiveArray
 505 // purpose  : Adds OpenGL primitive array to ray-traced scene geometry
 506 // =======================================================================
 507 OpenGl_TriangleSet* OpenGl_Workspace::AddRaytracePrimitiveArray (const OpenGl_PrimitiveArray* theArray,
 508                                                                  Standard_Integer             theMatID,
 509                                                                  const OpenGl_Mat4*           theTransform)
 510 {
 511   const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& anIndices = theArray->Indices();
 512   const Handle(Graphic3d_Buffer)&      anAttribs = theArray->Attributes();
 513   const Handle(Graphic3d_BoundBuffer)& aBounds   = theArray->Bounds();
 514   if (theArray->DrawMode() < GL_TRIANGLES
 515   #if !defined(GL_ES_VERSION_2_0)
 516    || theArray->DrawMode() > GL_POLYGON
 517   #else
 518    || theArray->DrawMode() > GL_TRIANGLE_FAN
 519   #endif
 520    || anAttribs.IsNull())
 521   {
 522     return NULL;
 523   }
 524
 525 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
 526   switch (theArray->DrawMode())
 527   {
 528     case GL_TRIANGLES:      std::cout << "\tAdding GL_TRIANGLES\n";      break;
 529     case GL_TRIANGLE_FAN:   std::cout << "\tAdding GL_TRIANGLE_FAN\n";   break;
 530     case GL_TRIANGLE_STRIP: std::cout << "\tAdding GL_TRIANGLE_STRIP\n"; break;
 531   #if !defined(GL_ES_VERSION_2_0)
 532     case GL_QUADS:          std::cout << "\tAdding GL_QUADS\n";          break;
 533     case GL_QUAD_STRIP:     std::cout << "\tAdding GL_QUAD_STRIP\n";     break;
 534     case GL_POLYGON:        std::cout << "\tAdding GL_POLYGON\n";        break;
 535   #endif
 536   }
 537 #endif
 538
 539   OpenGl_Mat4 aNormalMatrix;
 540
 541   if (theTransform != NULL)
 542   {
 543     Standard_ASSERT_RETURN (theTransform->Inverted (aNormalMatrix),
 544       "Error: Failed to compute normal transformation matrix", NULL);
 545
 546     aNormalMatrix.Transpose();
 547   }
 548
 549   OpenGl_TriangleSet* aSet = new OpenGl_TriangleSet (theArray->GetUID());
 550   {
 551     aSet->Vertices.reserve (anAttribs->NbElements);
 552     aSet->Normals .reserve (anAttribs->NbElements);
 553     aSet->TexCrds .reserve (anAttribs->NbElements);
 554
 555     const size_t aVertFrom = aSet->Vertices.size();
 556     for (Standard_Integer anAttribIter = 0; anAttribIter < anAttribs->NbAttributes; ++anAttribIter)
 557     {
 558       const Graphic3d_Attribute& anAttrib = anAttribs->Attribute       (anAttribIter);
 559       const size_t               anOffset = anAttribs->AttributeOffset (anAttribIter);
 560       if (anAttrib.Id == Graphic3d_TOA_POS)
 561       {
 562         if (anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC3
 563          || anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC4)
 564         {
 565           for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
 566           {
 567             aSet->Vertices.push_back (
 568               *reinterpret_cast<const Graphic3d_Vec3* >(anAttribs->value (aVertIter) + anOffset));
 569           }
 570         }
 571         else if (anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC2)
 572         {
 573           for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
 574           {
 575             const Graphic3d_Vec2& aVert = *reinterpret_cast<const Graphic3d_Vec2* >(anAttribs->value (aVertIter) + anOffset);
 576             aSet->Vertices.push_back (BVH_Vec3f (aVert.x(), aVert.y(), 0.0f));
 577           }
 578         }
 579       }
 580       else if (anAttrib.Id == Graphic3d_TOA_NORM)
 581       {
 582         if (anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC3
 583          || anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC4)
 584         {
 585           for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
 586           {
 587             aSet->Normals.push_back (
 588               *reinterpret_cast<const Graphic3d_Vec3* >(anAttribs->value (aVertIter) + anOffset));
 589           }
 590         }
 591       }
 592       else if (anAttrib.Id == Graphic3d_TOA_UV)
 593       {
 594         if (anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC2)
 595         {
 596           for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
 597           {
 598             aSet->TexCrds.push_back (
 599               *reinterpret_cast<const Graphic3d_Vec2* >(anAttribs->value (aVertIter) + anOffset));
 600           }
 601         }
 602       }
 603     }
 604
 605     if (aSet->Normals.size() != aSet->Vertices.size())
 606     {
 607       for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
 608       {
 609         aSet->Normals.push_back (BVH_Vec3f());
 610       }
 611     }
 612
 613     if (aSet->TexCrds.size() != aSet->Vertices.size())
 614     {
 615       for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
 616       {
 617         aSet->TexCrds.push_back (BVH_Vec2f());
 618       }
 619     }
 620
 621     if (theTransform != NULL)
 622     {
 623       for (size_t aVertIter = aVertFrom; aVertIter < aSet->Vertices.size(); ++aVertIter)
 624       {
 625         BVH_Vec3f& aVertex = aSet->Vertices[aVertIter];
 626
 627         BVH_Vec4f aTransVertex =
 628           *theTransform * BVH_Vec4f (aVertex.x(), aVertex.y(), aVertex.z(), 1.f);
 629
 630         aVertex = BVH_Vec3f (aTransVertex.x(), aTransVertex.y(), aTransVertex.z());
 631       }
 632       for (size_t aVertIter = aVertFrom; aVertIter < aSet->Normals.size(); ++aVertIter)
 633       {
 634         BVH_Vec3f& aNormal = aSet->Normals[aVertIter];
 635
 636         BVH_Vec4f aTransNormal =
 637           aNormalMatrix * BVH_Vec4f (aNormal.x(), aNormal.y(), aNormal.z(), 0.f);
 638
 639         aNormal = BVH_Vec3f (aTransNormal.x(), aTransNormal.y(), aTransNormal.z());
 640       }
 641     }
 642
 643     if (!aBounds.IsNull())
 644     {
 645 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
 646       std::cout << "\tNumber of bounds = " << aBounds->NbBounds << std::endl;
 647 #endif
 648
 649       Standard_Integer aBoundStart = 0;
 650       for (Standard_Integer aBound = 0; aBound < aBounds->NbBounds; ++aBound)
 651       {
 652         const Standard_Integer aVertNum = aBounds->Bounds[aBound];
 653
 654 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
 655         std::cout << "\tAdding indices from bound " << aBound << ": " <<
 656                                       aBoundStart << " .. " << aVertNum << std::endl;
 657 #endif
 658
 659         if (!AddRaytraceVertexIndices (*aSet, *theArray, aBoundStart, aVertNum, theMatID))
 660         {
 661           delete aSet;
 662           return NULL;
 663         }
 664
 665         aBoundStart += aVertNum;
 666       }
 667     }
 668     else
 669     {
 670       const Standard_Integer aVertNum = !anIndices.IsNull() ? anIndices->NbElements : anAttribs->NbElements;
 671
 672   #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
 673         std::cout << "\tAdding indices from array: " << aVertNum << std::endl;
 674   #endif
 675
 676       if (!AddRaytraceVertexIndices (*aSet, *theArray, 0, aVertNum, theMatID))
 677       {
 678         delete aSet;
 679         return NULL;
 680       }
 681     }
 682   }
 683
 684   if (aSet->Size() != 0)
 685     aSet->MarkDirty();
 686
 687   return aSet;
 688 }
 689
 690 // =======================================================================
 691 // function : AddRaytraceVertexIndices
 692 // purpose  : Adds vertex indices to ray-traced scene geometry
 693 // =======================================================================
 694 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::AddRaytraceVertexIndices (OpenGl_TriangleSet&          theSet,
 695                                                              const OpenGl_PrimitiveArray& theArray,
 696                                                              Standard_Integer             theOffset,
 697                                                              Standard_Integer             theCount,
 698                                                              Standard_Integer             theMatID)
 699 {
 700   switch (theArray.DrawMode())
 701   {
 702     case GL_TRIANGLES:      return AddRaytraceTriangleArray        (theSet, theArray.Indices(), theOffset, theCount, theMatID);
 703     case GL_TRIANGLE_FAN:   return AddRaytraceTriangleFanArray     (theSet, theArray.Indices(), theOffset, theCount, theMatID);
 704     case GL_TRIANGLE_STRIP: return AddRaytraceTriangleStripArray   (theSet, theArray.Indices(), theOffset, theCount, theMatID);
 705   #if !defined(GL_ES_VERSION_2_0)
 706     case GL_QUADS:          return AddRaytraceQuadrangleArray      (theSet, theArray.Indices(), theOffset, theCount, theMatID);
 707     case GL_QUAD_STRIP:     return AddRaytraceQuadrangleStripArray (theSet, theArray.Indices(), theOffset, theCount, theMatID);
 708     case GL_POLYGON:        return AddRaytracePolygonArray         (theSet, theArray.Indices(), theOffset, theCount, theMatID);
 709   #endif
 710   }
 711   return Standard_False;
 712 }
 713
 714 // =======================================================================
 715 // function : AddRaytraceTriangleArray
 716 // purpose  : Adds OpenGL triangle array to ray-traced scene geometry
 717 // =======================================================================
 718 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::AddRaytraceTriangleArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
 719                                                              const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices,
 720                                                              Standard_Integer                     theOffset,
 721                                                              Standard_Integer                     theCount,
 722                                                              Standard_Integer                     theMatID)
 723 {
 724   if (theCount < 3)
 725     return Standard_True;
 726
 727   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount / 3);
 728
 729   if (!theIndices.IsNull())
 730   {
 731     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; aVert += 3)
 732     {
 733       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 0),
 734                                             theIndices->Index (aVert + 1),
 735                                             theIndices->Index (aVert + 2),
 736                                             theMatID));
 737     }
 738   }
 739   else
 740   {
 741     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; aVert += 3)
 742     {
 743       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 0, aVert + 1, aVert + 2,
 744                                             theMatID));
 745     }
 746   }
 747
 748   return Standard_True;
 749 }
 750
 751 // =======================================================================
 752 // function : AddRaytraceTriangleFanArray
 753 // purpose  : Adds OpenGL triangle fan array to ray-traced scene geometry
 754 // =======================================================================
 755 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::AddRaytraceTriangleFanArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
 756                                                                 const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices,
 757                                                                 Standard_Integer                     theOffset,
 758                                                                 Standard_Integer                     theCount,
 759                                                                 Standard_Integer                     theMatID)
 760 {
 761   if (theCount < 3)
 762     return Standard_True;
 763
 764   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount - 2);
 765
 766   if (!theIndices.IsNull())
 767   {
 768     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert)
 769     {
 770       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (theOffset),
 771                                             theIndices->Index (aVert + 1),
 772                                             theIndices->Index (aVert + 2),
 773                                             theMatID));
 774     }
 775   }
 776   else
 777   {
 778     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert)
 779     {
 780       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theOffset,
 781                                             aVert + 1,
 782                                             aVert + 2,
 783                                             theMatID));
 784     }
 785   }
 786
 787   return Standard_True;
 788 }
 789
 790 // =======================================================================
 791 // function : AddRaytraceTriangleStripArray
 792 // purpose  : Adds OpenGL triangle strip array to ray-traced scene geometry
 793 // =======================================================================
 794 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::AddRaytraceTriangleStripArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
 795                                                                   const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices,
 796                                                                   Standard_Integer                     theOffset,
 797                                                                   Standard_Integer                     theCount,
 798                                                                   Standard_Integer                     theMatID)
 799 {
 800   if (theCount < 3)
 801     return Standard_True;
 802
 803   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount - 2);
 804
 805   if (!theIndices.IsNull())
 806   {
 807     for (Standard_Integer aVert = theOffset, aCW = 0; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert, aCW = (aCW + 1) % 2)
 808     {
 809       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + aCW ? 1 : 0),
 810                                             theIndices->Index (aVert + aCW ? 0 : 1),
 811                                             theIndices->Index (aVert + 2),
 812                                             theMatID));
 813     }
 814   }
 815   else
 816   {
 817     for (Standard_Integer aVert = theOffset, aCW = 0; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert, aCW = (aCW + 1) % 2)
 818     {
 819       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + aCW ? 1 : 0,
 820                                             aVert + aCW ? 0 : 1,
 821                                             aVert + 2,
 822                                             theMatID));
 823     }
 824   }
 825
 826   return Standard_True;
 827 }
 828
 829 // =======================================================================
 830 // function : AddRaytraceQuadrangleArray
 831 // purpose  : Adds OpenGL quad array to ray-traced scene geometry
 832 // =======================================================================
 833 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::AddRaytraceQuadrangleArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
 834                                                                const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices,
 835                                                                Standard_Integer                     theOffset,
 836                                                                Standard_Integer                     theCount,
 837                                                                Standard_Integer                     theMatID)
 838 {
 839   if (theCount < 4)
 840     return Standard_True;
 841
 842   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount / 2);
 843
 844   if (!theIndices.IsNull())
 845   {
 846     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 3; aVert += 4)
 847     {
 848       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 0),
 849                                             theIndices->Index (aVert + 1),
 850                                             theIndices->Index (aVert + 2),
 851                                             theMatID));
 852       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 0),
 853                                             theIndices->Index (aVert + 2),
 854                                             theIndices->Index (aVert + 3),
 855                                             theMatID));
 856     }
 857   }
 858   else
 859   {
 860     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 3; aVert += 4)
 861     {
 862       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 0, aVert + 1, aVert + 2,
 863                                             theMatID));
 864       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 0, aVert + 2, aVert + 3,
 865                                             theMatID));
 866     }
 867   }
 868
 869   return Standard_True;
 870 }
 871
 872 // =======================================================================
 873 // function : AddRaytraceQuadrangleStripArray
 874 // purpose  : Adds OpenGL quad strip array to ray-traced scene geometry
 875 // =======================================================================
 876 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::AddRaytraceQuadrangleStripArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
 877                                                                     const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices,
 878                                                                     Standard_Integer                     theOffset,
 879                                                                     Standard_Integer                     theCount,
 880                                                                     Standard_Integer                     theMatID)
 881 {
 882   if (theCount < 4)
 883     return Standard_True;
 884
 885   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + 2 * theCount - 6);
 886
 887   if (!theIndices.IsNull())
 888   {
 889     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 3; aVert += 2)
 890     {
 891       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 0),
 892                                             theIndices->Index (aVert + 1),
 893                                             theIndices->Index (aVert + 2),
 894                                             theMatID));
 895
 896       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 1),
 897                                             theIndices->Index (aVert + 3),
 898                                             theIndices->Index (aVert + 2),
 899                                             theMatID));
 900     }
 901   }
 902   else
 903   {
 904     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 3; aVert += 2)
 905     {
 906       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 0,
 907                                             aVert + 1,
 908                                             aVert + 2,
 909                                             theMatID));
 910
 911       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 1,
 912                                             aVert + 3,
 913                                             aVert + 2,
 914                                             theMatID));
 915     }
 916   }
 917
 918   return Standard_True;
 919 }
 920
 921 // =======================================================================
 922 // function : AddRaytracePolygonArray
 923 // purpose  : Adds OpenGL polygon array to ray-traced scene geometry
 924 // =======================================================================
 925 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::AddRaytracePolygonArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
 926                                                             const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices,
 927                                                             Standard_Integer                     theOffset,
 928                                                             Standard_Integer                     theCount,
 929                                                             Standard_Integer                     theMatID)
 930 {
 931   if (theCount < 3)
 932     return Standard_True;
 933
 934   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount - 2);
 935
 936   if (!theIndices.IsNull())
 937   {
 938     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert)
 939     {
 940       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (theOffset),
 941                                             theIndices->Index (aVert + 1),
 942                                             theIndices->Index (aVert + 2),
 943                                             theMatID));
 944     }
 945   }
 946   else
 947   {
 948     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert)
 949     {
 950       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theOffset,
 951                                             aVert + 1,
 952                                             aVert + 2,
 953                                             theMatID));
 954     }
 955   }
 956
 957   return Standard_True;
 958 }
 959
 960 // =======================================================================
 961 // function : UpdateRaytraceLightSources
 962 // purpose  : Updates 3D scene light sources for ray-tracing
 963 // =======================================================================
 964 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::UpdateRaytraceLightSources (const OpenGl_Mat4& theInvModelView)
 965 {
 966   myRaytraceGeometry.Sources.clear();
 967
 968   myRaytraceGeometry.Ambient = BVH_Vec4f (0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);
 969
 970   for (OpenGl_ListOfLight::Iterator anItl (myView->LightList()); anItl.More(); anItl.Next())
 971   {
 972     const OpenGl_Light& aLight = anItl.Value();
 973
 974     if (aLight.Type == Visual3d_TOLS_AMBIENT)
 975     {
 976       myRaytraceGeometry.Ambient += BVH_Vec4f (aLight.Color.r(),
 977                                                aLight.Color.g(),
 978                                                aLight.Color.b(),
 979                                                0.0f);
 980       continue;
 981     }
 982
 983     BVH_Vec4f aDiffuse  (aLight.Color.r(),
 984                          aLight.Color.g(),
 985                          aLight.Color.b(),
 986                          1.0f);
 987
 988     BVH_Vec4f aPosition (-aLight.Direction.x(),
 989                          -aLight.Direction.y(),
 990                          -aLight.Direction.z(),
 991                          0.0f);
 992
 993     if (aLight.Type != Visual3d_TOLS_DIRECTIONAL)
 994     {
 995       aPosition = BVH_Vec4f (aLight.Position.x(),
 996                              aLight.Position.y(),
 997                              aLight.Position.z(),
 998                              1.0f);
 999     }
1000
1001     if (aLight.IsHeadlight)
1002     {
1003       aPosition = theInvModelView * aPosition;
1004     }
1005
1006     myRaytraceGeometry.Sources.push_back (OpenGl_RaytraceLight (aDiffuse, aPosition));
1007   }
1008
1009   if (myRaytraceLightSrcTexture.IsNull())  // create light source buffer
1010   {
1011     myRaytraceLightSrcTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1012
1013     if (!myRaytraceLightSrcTexture->Create (myGlContext))
1014     {
1015 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1016       std::cout << "Error: Failed to create light source buffer" << std::endl;
1017 #endif
1018       return Standard_False;
1019     }
1020   }
1021
1022   if (myRaytraceGeometry.Sources.size() != 0)
1023   {
1024     const GLfloat* aDataPtr = myRaytraceGeometry.Sources.front().Packed();
1025     if (!myRaytraceLightSrcTexture->Init (myGlContext, 4, GLsizei (myRaytraceGeometry.Sources.size() * 2), aDataPtr))
1026     {
1027 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1028       std::cout << "Error: Failed to upload light source buffer" << std::endl;
1029 #endif
1030       return Standard_False;
1031     }
1032   }
1033
1034   return Standard_True;
1035 }
1036
1037 // =======================================================================
1038 // function : UpdateRaytraceEnvironmentMap
1039 // purpose  : Updates environment map for ray-tracing
1040 // =======================================================================
1041 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::UpdateRaytraceEnvironmentMap()
1042 {
1043   if (myView.IsNull())
1044     return Standard_False;
1045
1046   if (myViewModificationStatus == myView->ModificationState())
1047     return Standard_True;
1048
1049   for (Standard_Integer anIdx = 0; anIdx < 2; ++anIdx)
1050   {
1051     const Handle(OpenGl_ShaderProgram)& aProgram =
1052       anIdx == 0 ? myRaytraceProgram : myPostFSAAProgram;
1053
1054     if (!aProgram.IsNull())
1055     {
1056       myGlContext->BindProgram (aProgram);
1057
1058       if (!myView->TextureEnv().IsNull() && myView->SurfaceDetail() != Visual3d_TOD_NONE)
1059       {
1060         myView->TextureEnv()->Bind (
1061           myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_EnvironmentMapTexture);
1062
1063         aProgram->SetUniform (myGlContext,
1064           myUniformLocations[anIdx][OpenGl_RT_uEnvMapEnable], 1);
1065       }
1066       else
1067       {
1068         aProgram->SetUniform (myGlContext,
1069           myUniformLocations[anIdx][OpenGl_RT_uEnvMapEnable], 0);
1070       }
1071     }
1072   }
1073
1074   myGlContext->BindProgram (NULL);
1075   myViewModificationStatus = myView->ModificationState();
1076   return Standard_True;
1077 }
1078
1079 // =======================================================================
1080 // function : Source
1081 // purpose  : Returns shader source combined with prefix
1082 // =======================================================================
1083 TCollection_AsciiString OpenGl_Workspace::ShaderSource::Source() const
1084 {
1085   static const TCollection_AsciiString aVersion = "#version 140";
1086
1087   if (myPrefix.IsEmpty())
1088   {
1089     return aVersion + "\n" + mySource;
1090   }
1091
1092   return aVersion + "\n" + myPrefix + "\n" + mySource;
1093 }
1094
1095 // =======================================================================
1096 // function : Load
1097 // purpose  : Loads shader source from specified files
1098 // =======================================================================
1099 void OpenGl_Workspace::ShaderSource::Load (
1100   const TCollection_AsciiString* theFileNames, const Standard_Integer theCount)
1101 {
1102   mySource.Clear();
1103
1104   for (Standard_Integer anIndex = 0; anIndex < theCount; ++anIndex)
1105   {
1106     OSD_File aFile (theFileNames[anIndex]);
1107
1108     Standard_ASSERT_RETURN (aFile.Exists(),
1109       "Error: Failed to find shader source file", /* none */);
1110
1111     aFile.Open (OSD_ReadOnly, OSD_Protection());
1112
1113     TCollection_AsciiString aSource;
1114
1115     Standard_ASSERT_RETURN (aFile.IsOpen(),
1116       "Error: Failed to open shader source file", /* none */);
1117
1118     aFile.Read (aSource, (Standard_Integer) aFile.Size());
1119
1120     if (!aSource.IsEmpty())
1121     {
1122       mySource += TCollection_AsciiString ("\n") + aSource;
1123     }
1124
1125     aFile.Close();
1126   }
1127 }
1128
1129 // =======================================================================
1130 // function : LoadShader
1131 // purpose  : Creates new shader object with specified source
1132 // =======================================================================
1133 Handle(OpenGl_ShaderObject) OpenGl_Workspace::LoadShader (const ShaderSource& theSource, GLenum theType)
1134 {
1135   Handle(OpenGl_ShaderObject) aShader = new OpenGl_ShaderObject (theType);
1136
1137   if (!aShader->Create (myGlContext))
1138   {
1139     const TCollection_ExtendedString aMessage = TCollection_ExtendedString ("Error: Failed to create ") +
1140       (theType == GL_VERTEX_SHADER ? "vertex" : "fragment") + " shader object";
1141
1142     myGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION_ARB,
1143       GL_DEBUG_TYPE_ERROR_ARB, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH_ARB, aMessage);
1144
1145     aShader->Release (myGlContext.operator->());
1146
1147     return Handle(OpenGl_ShaderObject)();
1148   }
1149
1150   if (!aShader->LoadSource (myGlContext, theSource.Source()))
1151   {
1152     const TCollection_ExtendedString aMessage = TCollection_ExtendedString ("Error: Failed to set ") +
1153       (theType == GL_VERTEX_SHADER ? "vertex" : "fragment") + " shader source";
1154
1155     myGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION_ARB,
1156       GL_DEBUG_TYPE_ERROR_ARB, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH_ARB, aMessage);
1157
1158     aShader->Release (myGlContext.operator->());
1159
1160     return Handle(OpenGl_ShaderObject)();
1161   }
1162
1163   TCollection_AsciiString aBuildLog;
1164
1165   if (!aShader->Compile (myGlContext))
1166   {
1167     aShader->FetchInfoLog (myGlContext, aBuildLog);
1168
1169     const TCollection_ExtendedString aMessage = TCollection_ExtendedString ("Error: Failed to compile ") +
1170       (theType == GL_VERTEX_SHADER ? "vertex" : "fragment") + " shader object:\n" + aBuildLog;
1171
1172     myGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION_ARB,
1173       GL_DEBUG_TYPE_ERROR_ARB, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH_ARB, aMessage);
1174
1175     aShader->Release (myGlContext.operator->());
1176
1177     return Handle(OpenGl_ShaderObject)();
1178   }
1179   else if (myGlContext->caps->glslWarnings)
1180   {
1181     aShader->FetchInfoLog (myGlContext, aBuildLog);
1182
1183     if (!aBuildLog.IsEmpty() && !aBuildLog.IsEqual ("No errors.\n"))
1184     {
1185       const TCollection_ExtendedString aMessage = TCollection_ExtendedString (theType == GL_VERTEX_SHADER ?
1186         "Vertex" : "Fragment") + " shader was compiled with following warnings:\n" + aBuildLog;
1187
1188       myGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION_ARB,
1189         GL_DEBUG_TYPE_PORTABILITY_ARB, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_LOW_ARB, aMessage);
1190     }
1191   }
1192
1193   return aShader;
1194 }
1195
1196 // =======================================================================
1197 // function : SafeFailBack
1198 // purpose  : Performs safe exit when shaders initialization fails
1199 // =======================================================================
1200 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::SafeFailBack (const TCollection_ExtendedString& theMessage)
1201 {
1202   myGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION_ARB,
1203     GL_DEBUG_TYPE_ERROR_ARB, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH_ARB, theMessage);
1204
1205   myComputeInitStatus = OpenGl_RT_FAIL;
1206
1207   ReleaseRaytraceResources();
1208
1209   return Standard_False;
1210 }
1211
1212 // =======================================================================
1213 // function : GenerateShaderPrefix
1214 // purpose  : Generates shader prefix based on current ray-tracing options
1215 // =======================================================================
1216 TCollection_AsciiString OpenGl_Workspace::GenerateShaderPrefix()
1217 {
1218   TCollection_AsciiString aPrefixString =
1219     TCollection_AsciiString ("#define STACK_SIZE ") + TCollection_AsciiString (myRaytraceParameters.StackSize) + "\n" +
1220     TCollection_AsciiString ("#define NB_BOUNCES ") + TCollection_AsciiString (myRaytraceParameters.NbBounces);
1221
1222   if (myRaytraceParameters.TransparentShadows)
1223   {
1224     aPrefixString += TCollection_AsciiString ("\n#define TRANSPARENT_SHADOWS");
1225   }
1226
1227   // If OpenGL driver supports bindless textures
1228   // activate texturing in ray-tracing mode
1229   if (myGlContext->arbTexBindless != NULL)
1230   {
1231     aPrefixString += TCollection_AsciiString ("\n#define USE_TEXTURES") +
1232       TCollection_AsciiString ("\n#define MAX_TEX_NUMBER ") + TCollection_AsciiString (OpenGl_RaytraceGeometry::MAX_TEX_NUMBER);
1233   }
1234
1235   return aPrefixString;
1236 }
1237
1238 // =======================================================================
1239 // function : InitRaytraceResources
1240 // purpose  : Initializes OpenGL/GLSL shader programs
1241 // =======================================================================
1242 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::InitRaytraceResources (const Graphic3d_CView& theCView)
1243 {
1244   if (myComputeInitStatus == OpenGl_RT_FAIL)
1245   {
1246     return Standard_False;
1247   }
1248
1249   Standard_Boolean aToRebuildShaders = Standard_False;
1250
1251   if (myComputeInitStatus == OpenGl_RT_INIT)
1252   {
1253     if (!myIsRaytraceDataValid)
1254       return Standard_True;
1255
1256     const Standard_Integer aRequiredStackSize =
1257       myRaytraceGeometry.HighLevelTreeDepth() + myRaytraceGeometry.BottomLevelTreeDepth();
1258
1259     if (myRaytraceParameters.StackSize < aRequiredStackSize)
1260     {
1261       myRaytraceParameters.StackSize = Max (aRequiredStackSize, THE_DEFAULT_STACK_SIZE);
1262
1263       aToRebuildShaders = Standard_True;
1264     }
1265     else
1266     {
1267       if (aRequiredStackSize < myRaytraceParameters.StackSize)
1268       {
1269         if (myRaytraceParameters.StackSize > THE_DEFAULT_STACK_SIZE)
1270         {
1271           myRaytraceParameters.StackSize = Max (aRequiredStackSize, THE_DEFAULT_STACK_SIZE);
1272           aToRebuildShaders = Standard_True;
1273         }
1274       }
1275     }
1276
1277     if (theCView.RenderParams.RaytracingDepth != myRaytraceParameters.NbBounces)
1278     {
1279       myRaytraceParameters.NbBounces = theCView.RenderParams.RaytracingDepth;
1280       aToRebuildShaders = Standard_True;
1281     }
1282
1283     if (theCView.RenderParams.IsTransparentShadowEnabled != myRaytraceParameters.TransparentShadows)
1284     {
1285       myRaytraceParameters.TransparentShadows = theCView.RenderParams.IsTransparentShadowEnabled;
1286       aToRebuildShaders = Standard_True;
1287     }
1288
1289     if (aToRebuildShaders)
1290     {
1291 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1292       std::cout << "Info: Rebuild shaders with stack size: " << myRaytraceParameters.StackSize << std::endl;
1293 #endif
1294
1295       // Change state to force update all uniforms
1296       ++myViewModificationStatus;
1297
1298       TCollection_AsciiString aPrefixString = GenerateShaderPrefix();
1299
1300 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1301       std::cout << "GLSL prefix string:" << std::endl << aPrefixString << std::endl;
1302 #endif
1303
1304       myRaytraceShaderSource.SetPrefix (aPrefixString);
1305       myPostFSAAShaderSource.SetPrefix (aPrefixString);
1306
1307       if (!myRaytraceShader->LoadSource (myGlContext, myRaytraceShaderSource.Source())
1308        || !myPostFSAAShader->LoadSource (myGlContext, myPostFSAAShaderSource.Source()))
1309       {
1310         return SafeFailBack ("Failed to load source into ray-tracing fragment shaders");
1311       }
1312
1313       if (!myRaytraceShader->Compile (myGlContext)
1314        || !myPostFSAAShader->Compile (myGlContext))
1315       {
1316         return SafeFailBack ("Failed to compile ray-tracing fragment shaders");
1317       }
1318
1319       myRaytraceProgram->SetAttributeName (myGlContext, Graphic3d_TOA_POS, "occVertex");
1320       myPostFSAAProgram->SetAttributeName (myGlContext, Graphic3d_TOA_POS, "occVertex");
1321       if (!myRaytraceProgram->Link (myGlContext)
1322        || !myPostFSAAProgram->Link (myGlContext))
1323       {
1324         return SafeFailBack ("Failed to initialize vertex attributes for ray-tracing program");
1325       }
1326     }
1327   }
1328
1329   if (myComputeInitStatus == OpenGl_RT_NONE)
1330   {
1331     if (!myGlContext->IsGlGreaterEqual (3, 1))
1332     {
1333       return SafeFailBack ("Ray-tracing requires OpenGL 3.1 and higher");
1334     }
1335     else if (!myGlContext->arbTboRGB32)
1336     {
1337       return SafeFailBack ("Ray-tracing requires OpenGL 4.0+ or GL_ARB_texture_buffer_object_rgb32 extension");
1338     }
1339
1340     myRaytraceParameters.NbBounces = theCView.RenderParams.RaytracingDepth;
1341
1342     TCollection_AsciiString aFolder = Graphic3d_ShaderProgram::ShadersFolder();
1343
1344     if (aFolder.IsEmpty())
1345     {
1346       return SafeFailBack ("Failed to locate shaders directory");
1347     }
1348
1349     if (myIsRaytraceDataValid)
1350     {
1351       myRaytraceParameters.StackSize = Max (THE_DEFAULT_STACK_SIZE,
1352         myRaytraceGeometry.HighLevelTreeDepth() + myRaytraceGeometry.BottomLevelTreeDepth());
1353     }
1354
1355     TCollection_AsciiString aPrefixString  = GenerateShaderPrefix();
1356
1357 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1358     std::cout << "GLSL prefix string:" << std::endl << aPrefixString << std::endl;
1359 #endif
1360
1361     {
1362       Handle(OpenGl_ShaderObject) aBasicVertShader = LoadShader (
1363         ShaderSource (aFolder + "/RaytraceBase.vs"), GL_VERTEX_SHADER);
1364
1365       if (aBasicVertShader.IsNull())
1366       {
1367         return SafeFailBack ("Failed to initialize ray-trace vertex shader");
1368       }
1369
1370       TCollection_AsciiString aFiles[] = { aFolder + "/RaytraceBase.fs",
1371                                            aFolder + "/RaytraceRender.fs" };
1372
1373       myRaytraceShaderSource.Load (aFiles, 2);
1374
1375       myRaytraceShaderSource.SetPrefix (aPrefixString);
1376
1377       myRaytraceShader = LoadShader (myRaytraceShaderSource, GL_FRAGMENT_SHADER);
1378
1379       if (myRaytraceShader.IsNull())
1380       {
1381         aBasicVertShader->Release (myGlContext.operator->());
1382
1383         return SafeFailBack ("Failed to initialize ray-trace fragment shader");
1384       }
1385
1386       myRaytraceProgram = new OpenGl_ShaderProgram;
1387
1388       if (!myRaytraceProgram->Create (myGlContext))
1389       {
1390         aBasicVertShader->Release (myGlContext.operator->());
1391
1392         return SafeFailBack ("Failed to create ray-trace shader program");
1393       }
1394
1395       if (!myRaytraceProgram->AttachShader (myGlContext, aBasicVertShader)
1396        || !myRaytraceProgram->AttachShader (myGlContext, myRaytraceShader))
1397       {
1398         aBasicVertShader->Release (myGlContext.operator->());
1399
1400         return SafeFailBack ("Failed to attach ray-trace shader objects");
1401       }
1402
1403       myRaytraceProgram->SetAttributeName (myGlContext, Graphic3d_TOA_POS, "occVertex");
1404
1405       TCollection_AsciiString aLinkLog;
1406
1407       if (!myRaytraceProgram->Link (myGlContext))
1408       {
1409         myRaytraceProgram->FetchInfoLog (myGlContext, aLinkLog);
1410
1411         return SafeFailBack (TCollection_ExtendedString (
1412           "Failed to link ray-trace shader program:\n") + aLinkLog);
1413       }
1414       else if (myGlContext->caps->glslWarnings)
1415       {
1416         myRaytraceProgram->FetchInfoLog (myGlContext, aLinkLog);
1417
1418         if (!aLinkLog.IsEmpty() && !aLinkLog.IsEqual ("No errors.\n"))
1419         {
1420           const TCollection_ExtendedString aMessage = TCollection_ExtendedString (
1421             "Ray-trace shader program was linked with following warnings:\n") + aLinkLog;
1422
1423           myGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION_ARB,
1424             GL_DEBUG_TYPE_PORTABILITY_ARB, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_LOW_ARB, aMessage);
1425         }
1426       }
1427     }
1428
1429     {
1430       Handle(OpenGl_ShaderObject) aBasicVertShader = LoadShader (
1431         ShaderSource (aFolder + "/RaytraceBase.vs"), GL_VERTEX_SHADER);
1432
1433       if (aBasicVertShader.IsNull())
1434       {
1435         return SafeFailBack ("Failed to initialize FSAA vertex shader");
1436       }
1437
1438       TCollection_AsciiString aFiles[] = { aFolder + "/RaytraceBase.fs",
1439                                            aFolder + "/RaytraceSmooth.fs" };
1440
1441       myPostFSAAShaderSource.Load (aFiles, 2);
1442
1443       myPostFSAAShaderSource.SetPrefix (aPrefixString);
1444
1445       myPostFSAAShader = LoadShader (myPostFSAAShaderSource, GL_FRAGMENT_SHADER);
1446
1447       if (myPostFSAAShader.IsNull())
1448       {
1449         aBasicVertShader->Release (myGlContext.operator->());
1450
1451         return SafeFailBack ("Failed to initialize FSAA fragment shader");
1452       }
1453
1454       myPostFSAAProgram = new OpenGl_ShaderProgram;
1455
1456       if (!myPostFSAAProgram->Create (myGlContext))
1457       {
1458         aBasicVertShader->Release (myGlContext.operator->());
1459
1460         return SafeFailBack ("Failed to create FSAA shader program");
1461       }
1462
1463       if (!myPostFSAAProgram->AttachShader (myGlContext, aBasicVertShader)
1464        || !myPostFSAAProgram->AttachShader (myGlContext, myPostFSAAShader))
1465       {
1466         aBasicVertShader->Release (myGlContext.operator->());
1467
1468         return SafeFailBack ("Failed to attach FSAA shader objects");
1469       }
1470
1471       myPostFSAAProgram->SetAttributeName (myGlContext, Graphic3d_TOA_POS, "occVertex");
1472
1473       TCollection_AsciiString aLinkLog;
1474
1475       if (!myPostFSAAProgram->Link (myGlContext))
1476       {
1477         myPostFSAAProgram->FetchInfoLog (myGlContext, aLinkLog);
1478
1479         return SafeFailBack (TCollection_ExtendedString (
1480           "Failed to link FSAA shader program:\n") + aLinkLog);
1481       }
1482       else if (myGlContext->caps->glslWarnings)
1483       {
1484         myPostFSAAProgram->FetchInfoLog (myGlContext, aLinkLog);
1485
1486         if (!aLinkLog.IsEmpty() && !aLinkLog.IsEqual ("No errors.\n"))
1487         {
1488           const TCollection_ExtendedString aMessage = TCollection_ExtendedString (
1489             "FSAA shader program was linked with following warnings:\n") + aLinkLog;
1490
1491           myGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION_ARB,
1492             GL_DEBUG_TYPE_PORTABILITY_ARB, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_LOW_ARB, aMessage);
1493         }
1494       }
1495     }
1496   }
1497
1498   if (myComputeInitStatus == OpenGl_RT_NONE || aToRebuildShaders)
1499   {
1500     for (Standard_Integer anIndex = 0; anIndex < 2; ++anIndex)
1501     {
1502       Handle(OpenGl_ShaderProgram)& aShaderProgram =
1503         (anIndex == 0) ? myRaytraceProgram : myPostFSAAProgram;
1504
1505       myGlContext->BindProgram (aShaderProgram);
1506
1507       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1508         "uSceneMinPointTexture", OpenGl_RT_SceneMinPointTexture);
1509       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1510         "uSceneMaxPointTexture", OpenGl_RT_SceneMaxPointTexture);
1511       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1512         "uSceneNodeInfoTexture", OpenGl_RT_SceneNodeInfoTexture);
1513       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1514         "uGeometryVertexTexture", OpenGl_RT_GeometryVertexTexture);
1515       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1516         "uGeometryNormalTexture", OpenGl_RT_GeometryNormalTexture);
1517       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1518         "uGeometryTexCrdTexture", OpenGl_RT_GeometryTexCrdTexture);
1519       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1520         "uGeometryTriangTexture", OpenGl_RT_GeometryTriangTexture);
1521       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1522         "uSceneTransformTexture", OpenGl_RT_SceneTransformTexture);
1523       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1524         "uEnvironmentMapTexture", OpenGl_RT_EnvironmentMapTexture);
1525       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1526         "uRaytraceMaterialTexture", OpenGl_RT_RaytraceMaterialTexture);
1527       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1528         "uRaytraceLightSrcTexture", OpenGl_RT_RaytraceLightSrcTexture);
1529
1530       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1531         "uOpenGlColorTexture", OpenGl_RT_OpenGlColorTexture);
1532       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1533         "uOpenGlDepthTexture", OpenGl_RT_OpenGlDepthTexture);
1534
1535       if (anIndex == 1)
1536       {
1537         aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1538           "uFSAAInputTexture", OpenGl_RT_FSAAInputTexture);
1539       }
1540
1541       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_aPosition] =
1542         aShaderProgram->GetAttributeLocation (myGlContext, "occVertex");
1543
1544       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOriginLB] =
1545         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uOriginLB");
1546       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOriginRB] =
1547         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uOriginRB");
1548       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOriginLT] =
1549         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uOriginLT");
1550       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOriginRT] =
1551         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uOriginRT");
1552       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uDirectLB] =
1553         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uDirectLB");
1554       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uDirectRB] =
1555         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uDirectRB");
1556       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uDirectLT] =
1557         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uDirectLT");
1558       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uDirectRT] =
1559         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uDirectRT");
1560       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uUnviewMat] =
1561         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uUnviewMat");
1562
1563       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSceneRad] =
1564         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uSceneRadius");
1565       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSceneEps] =
1566         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uSceneEpsilon");
1567       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uLightCount] =
1568         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uLightCount");
1569       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uLightAmbnt] =
1570         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uGlobalAmbient");
1571
1572       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOffsetX] =
1573         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uOffsetX");
1574       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOffsetY] =
1575         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uOffsetY");
1576       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSamples] =
1577         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uSamples");
1578       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uWinSizeX] =
1579         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uWinSizeX");
1580       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uWinSizeY] =
1581         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uWinSizeY");
1582
1583       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uTextures] =
1584         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uTextureSamplers");
1585
1586       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uShadEnabled] =
1587         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uShadowsEnable");
1588       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uReflEnabled] =
1589         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uReflectionsEnable");
1590       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uEnvMapEnable] =
1591         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uEnvironmentEnable");
1592     }
1593
1594     myGlContext->BindProgram (NULL);
1595   }
1596
1597   if (myComputeInitStatus != OpenGl_RT_NONE)
1598   {
1599     return myComputeInitStatus == OpenGl_RT_INIT;
1600   }
1601
1602   if (myRaytraceFBO1.IsNull())
1603   {
1604     myRaytraceFBO1 = new OpenGl_FrameBuffer;
1605   }
1606
1607   if (myRaytraceFBO2.IsNull())
1608   {
1609     myRaytraceFBO2 = new OpenGl_FrameBuffer;
1610   }
1611
1612   const GLfloat aVertices[] = { -1.f, -1.f,  0.f,
1613                                 -1.f,  1.f,  0.f,
1614                                  1.f,  1.f,  0.f,
1615                                  1.f,  1.f,  0.f,
1616                                  1.f, -1.f,  0.f,
1617                                 -1.f, -1.f,  0.f };
1618
1619   myRaytraceScreenQuad.Init (myGlContext, 3, 6, aVertices);
1620
1621   myComputeInitStatus = OpenGl_RT_INIT; // initialized in normal way
1622
1623   return Standard_True;
1624 }
1625
1626 // =======================================================================
1627 // function : NullifyResource
1628 // purpose  :
1629 // =======================================================================
1630 inline void NullifyResource (const Handle(OpenGl_Context)& theContext,
1631                              Handle(OpenGl_Resource)&      theResource)
1632 {
1633   if (!theResource.IsNull())
1634   {
1635     theResource->Release (theContext.operator->());
1636     theResource.Nullify();
1637   }
1638 }
1639
1640 // =======================================================================
1641 // function : ReleaseRaytraceResources
1642 // purpose  : Releases OpenGL/GLSL shader programs
1643 // =======================================================================
1644 void OpenGl_Workspace::ReleaseRaytraceResources()
1645 {
1646   NullifyResource (myGlContext, myOpenGlFBO);
1647   NullifyResource (myGlContext, myRaytraceFBO1);
1648   NullifyResource (myGlContext, myRaytraceFBO2);
1649
1650   NullifyResource (myGlContext, myRaytraceShader);
1651   NullifyResource (myGlContext, myPostFSAAShader);
1652
1653   NullifyResource (myGlContext, myRaytraceProgram);
1654   NullifyResource (myGlContext, myPostFSAAProgram);
1655
1656   NullifyResource (myGlContext, mySceneNodeInfoTexture);
1657   NullifyResource (myGlContext, mySceneMinPointTexture);
1658   NullifyResource (myGlContext, mySceneMaxPointTexture);
1659
1660   NullifyResource (myGlContext, myGeometryVertexTexture);
1661   NullifyResource (myGlContext, myGeometryNormalTexture);
1662   NullifyResource (myGlContext, myGeometryTexCrdTexture);
1663   NullifyResource (myGlContext, myGeometryTriangTexture);
1664   NullifyResource (myGlContext, mySceneTransformTexture);
1665
1666   NullifyResource (myGlContext, myRaytraceLightSrcTexture);
1667   NullifyResource (myGlContext, myRaytraceMaterialTexture);
1668
1669   if (myRaytraceScreenQuad.IsValid())
1670     myRaytraceScreenQuad.Release (myGlContext.operator->());
1671 }
1672
1673 // =======================================================================
1674 // function : UploadRaytraceData
1675 // purpose  : Uploads ray-trace data to the GPU
1676 // =======================================================================
1677 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::UploadRaytraceData()
1678 {
1679   if (!myGlContext->IsGlGreaterEqual (3, 1))
1680   {
1681 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1682     std::cout << "Error: OpenGL version is less than 3.1" << std::endl;
1683 #endif
1684     return Standard_False;
1685   }
1686
1687   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1688   // Prepare OpenGL textures
1689
1690   if (myGlContext->arbTexBindless != NULL)
1691   {
1692     // If OpenGL driver supports bindless textures we need
1693     // to get unique 64- bit handles for using on the GPU
1694     if (!myRaytraceGeometry.UpdateTextureHandles (myGlContext))
1695     {
1696 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1697       std::cout << "Error: Failed to get OpenGL texture handles" << std::endl;
1698 #endif
1699       return Standard_False;
1700     }
1701   }
1702
1703   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1704   // Create OpenGL BVH buffers
1705
1706   if (mySceneNodeInfoTexture.IsNull())  // create scene BVH buffers
1707   {
1708     mySceneNodeInfoTexture  = new OpenGl_TextureBufferArb;
1709     mySceneMinPointTexture  = new OpenGl_TextureBufferArb;
1710     mySceneMaxPointTexture  = new OpenGl_TextureBufferArb;
1711     mySceneTransformTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1712
1713     if (!mySceneNodeInfoTexture->Create  (myGlContext)
1714      || !mySceneMinPointTexture->Create  (myGlContext)
1715      || !mySceneMaxPointTexture->Create  (myGlContext)
1716      || !mySceneTransformTexture->Create (myGlContext))
1717     {
1718 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1719       std::cout << "Error: Failed to create scene BVH buffers" << std::endl;
1720 #endif
1721       return Standard_False;
1722     }
1723   }
1724
1725   if  (myGeometryVertexTexture.IsNull())  // create geometry buffers
1726   {
1727     myGeometryVertexTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1728     myGeometryNormalTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1729     myGeometryTexCrdTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1730     myGeometryTriangTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1731
1732     if (!myGeometryVertexTexture->Create (myGlContext)
1733      || !myGeometryNormalTexture->Create (myGlContext)
1734      || !myGeometryTexCrdTexture->Create (myGlContext)
1735      || !myGeometryTriangTexture->Create (myGlContext))
1736     {
1737 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1738       std::cout << "Error: Failed to create buffers for triangulation data" << std::endl;
1739 #endif
1740       return Standard_False;
1741     }
1742   }
1743
1744   if (myRaytraceMaterialTexture.IsNull()) // create material buffer
1745   {
1746     myRaytraceMaterialTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1747
1748     if (!myRaytraceMaterialTexture->Create (myGlContext))
1749     {
1750 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1751       std::cout << "Error: Failed to create buffers for material data" << std::endl;
1752 #endif
1753       return Standard_False;
1754     }
1755   }
1756
1757   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1758   // Write transform buffer
1759
1760   BVH_Mat4f* aNodeTransforms = new BVH_Mat4f[myRaytraceGeometry.Size()];
1761
1762   bool aResult = true;
1763
1764   for (Standard_Integer anElemIndex = 0; anElemIndex < myRaytraceGeometry.Size(); ++anElemIndex)
1765   {
1766     OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = dynamic_cast<OpenGl_TriangleSet*> (
1767       myRaytraceGeometry.Objects().ChangeValue (anElemIndex).operator->());
1768
1769     const BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>* aTransform =
1770       dynamic_cast<const BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>* > (aTriangleSet->Properties().operator->());
1771
1772     Standard_ASSERT_RETURN (aTransform != NULL,
1773       "OpenGl_TriangleSet does not contain transform", Standard_False);
1774
1775     aNodeTransforms[anElemIndex] = aTransform->Inversed();
1776   }
1777
1778   aResult &= mySceneTransformTexture->Init (myGlContext, 4,
1779     myRaytraceGeometry.Size() * 4, reinterpret_cast<const GLfloat*> (aNodeTransforms));
1780
1781   delete [] aNodeTransforms;
1782
1783   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1784   // Write geometry and bottom-level BVH buffers
1785
1786   Standard_Size aTotalVerticesNb = 0;
1787   Standard_Size aTotalElementsNb = 0;
1788   Standard_Size aTotalBVHNodesNb = 0;
1789
1790   for (Standard_Integer anElemIndex = 0; anElemIndex < myRaytraceGeometry.Size(); ++anElemIndex)
1791   {
1792     OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = dynamic_cast<OpenGl_TriangleSet*> (
1793       myRaytraceGeometry.Objects().ChangeValue (anElemIndex).operator->());
1794
1795     Standard_ASSERT_RETURN (aTriangleSet != NULL,
1796       "Error: Failed to get triangulation of OpenGL element", Standard_False);
1797
1798     aTotalVerticesNb += aTriangleSet->Vertices.size();
1799     aTotalElementsNb += aTriangleSet->Elements.size();
1800
1801     Standard_ASSERT_RETURN (!aTriangleSet->BVH().IsNull(),
1802       "Error: Failed to get bottom-level BVH of OpenGL element", Standard_False);
1803
1804     aTotalBVHNodesNb += aTriangleSet->BVH()->NodeInfoBuffer().size();
1805   }
1806
1807   aTotalBVHNodesNb += myRaytraceGeometry.BVH()->NodeInfoBuffer().size();
1808
1809   if (aTotalBVHNodesNb != 0)
1810   {
1811     aResult &= mySceneNodeInfoTexture->Init (
1812       myGlContext, 4, GLsizei (aTotalBVHNodesNb), static_cast<const GLuint*>  (NULL));
1813     aResult &= mySceneMinPointTexture->Init (
1814       myGlContext, 3, GLsizei (aTotalBVHNodesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
1815     aResult &= mySceneMaxPointTexture->Init (
1816       myGlContext, 3, GLsizei (aTotalBVHNodesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
1817   }
1818
1819   if (!aResult)
1820   {
1821 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1822     std::cout << "Error: Failed to upload buffers for bottom-level scene BVH" << std::endl;
1823 #endif
1824     return Standard_False;
1825   }
1826
1827   if (aTotalElementsNb != 0)
1828   {
1829     aResult &= myGeometryTriangTexture->Init (
1830       myGlContext, 4, GLsizei (aTotalElementsNb), static_cast<const GLuint*> (NULL));
1831   }
1832
1833   if (aTotalVerticesNb != 0)
1834   {
1835     aResult &= myGeometryVertexTexture->Init (
1836       myGlContext, 3, GLsizei (aTotalVerticesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
1837     aResult &= myGeometryNormalTexture->Init (
1838       myGlContext, 3, GLsizei (aTotalVerticesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
1839     aResult &= myGeometryTexCrdTexture->Init (
1840       myGlContext, 2, GLsizei (aTotalVerticesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
1841   }
1842
1843   if (!aResult)
1844   {
1845 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1846     std::cout << "Error: Failed to upload buffers for scene geometry" << std::endl;
1847 #endif
1848     return Standard_False;
1849   }
1850
1851   const NCollection_Handle<BVH_Tree<Standard_ShortReal, 3> >& aBVH = myRaytraceGeometry.BVH();
1852   const Standard_Integer aBvhLength = aBVH->Length();
1853   if (aBvhLength > 0)
1854   {
1855     aResult &= mySceneNodeInfoTexture->SubData (myGlContext, 0, aBVH->Length(),
1856       reinterpret_cast<const GLuint*> (&aBVH->NodeInfoBuffer().front()));
1857     aResult &= mySceneMinPointTexture->SubData (myGlContext, 0, aBVH->Length(),
1858       reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aBVH->MinPointBuffer().front()));
1859     aResult &= mySceneMaxPointTexture->SubData (myGlContext, 0, aBVH->Length(),
1860       reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aBVH->MaxPointBuffer().front()));
1861   }
1862
1863   for (Standard_Integer aNodeIdx = 0; aNodeIdx < aBVH->Length(); ++aNodeIdx)
1864   {
1865     if (!aBVH->IsOuter (aNodeIdx))
1866       continue;
1867
1868     OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = myRaytraceGeometry.TriangleSet (aNodeIdx);
1869
1870     Standard_ASSERT_RETURN (aTriangleSet != NULL,
1871       "Error: Failed to get triangulation of OpenGL element", Standard_False);
1872
1873     Standard_Integer aBVHOffset = myRaytraceGeometry.AccelerationOffset (aNodeIdx);
1874
1875     Standard_ASSERT_RETURN (aBVHOffset != OpenGl_RaytraceGeometry::INVALID_OFFSET,
1876       "Error: Failed to get offset for bottom-level BVH", Standard_False);
1877
1878     const Standard_Integer aBvhBuffersSize = aTriangleSet->BVH()->Length();
1879
1880     if (aBvhBuffersSize != 0)
1881     {
1882       aResult &= mySceneNodeInfoTexture->SubData (myGlContext, aBVHOffset, aBvhBuffersSize,
1883                                                    reinterpret_cast<const GLuint*> (&aTriangleSet->BVH()->NodeInfoBuffer().front()));
1884       aResult &= mySceneMinPointTexture->SubData (myGlContext, aBVHOffset, aBvhBuffersSize,
1885                                                    reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->BVH()->MinPointBuffer().front()));
1886       aResult &= mySceneMaxPointTexture->SubData (myGlContext, aBVHOffset, aBvhBuffersSize,
1887                                                    reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->BVH()->MaxPointBuffer().front()));
1888       if (!aResult)
1889       {
1890 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1891         std::cout << "Error: Failed to upload buffers for bottom-level scene BVHs" << std::endl;
1892 #endif
1893         return Standard_False;
1894       }
1895     }
1896
1897     const Standard_Integer aVerticesOffset = myRaytraceGeometry.VerticesOffset (aNodeIdx);
1898
1899     Standard_ASSERT_RETURN (aVerticesOffset != OpenGl_RaytraceGeometry::INVALID_OFFSET,
1900       "Error: Failed to get offset for triangulation vertices of OpenGL element", Standard_False);
1901
1902     if (!aTriangleSet->Vertices.empty())
1903     {
1904       aResult &= myGeometryNormalTexture->SubData (myGlContext, aVerticesOffset, GLsizei (aTriangleSet->Normals.size()),
1905                                                    reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->Normals.front()));
1906       aResult &= myGeometryTexCrdTexture->SubData (myGlContext, aVerticesOffset, GLsizei (aTriangleSet->TexCrds.size()),
1907                                                    reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->TexCrds.front()));
1908       aResult &= myGeometryVertexTexture->SubData (myGlContext, aVerticesOffset, GLsizei (aTriangleSet->Vertices.size()),
1909                                                    reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->Vertices.front()));
1910     }
1911
1912     const Standard_Integer anElementsOffset = myRaytraceGeometry.ElementsOffset (aNodeIdx);
1913
1914     Standard_ASSERT_RETURN (anElementsOffset != OpenGl_RaytraceGeometry::INVALID_OFFSET,
1915       "Error: Failed to get offset for triangulation elements of OpenGL element", Standard_False);
1916
1917     if (!aTriangleSet->Elements.empty())
1918     {
1919       aResult &= myGeometryTriangTexture->SubData (myGlContext, anElementsOffset, GLsizei (aTriangleSet->Elements.size()),
1920                                                    reinterpret_cast<const GLuint*> (&aTriangleSet->Elements.front()));
1921     }
1922
1923     if (!aResult)
1924     {
1925 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1926       std::cout << "Error: Failed to upload triangulation buffers for OpenGL element" << std::endl;
1927 #endif
1928       return Standard_False;
1929     }
1930   }
1931
1932   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1933   // Write material buffer
1934
1935   if (myRaytraceGeometry.Materials.size() != 0)
1936   {
1937     aResult &= myRaytraceMaterialTexture->Init (myGlContext, 4,
1938       GLsizei (myRaytraceGeometry.Materials.size() * 11),  myRaytraceGeometry.Materials.front().Packed());
1939
1940     if (!aResult)
1941     {
1942 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1943       std::cout << "Error: Failed to upload material buffer" << std::endl;
1944 #endif
1945       return Standard_False;
1946     }
1947   }
1948
1949   myIsRaytraceDataValid = myRaytraceGeometry.Objects().Size() != 0;
1950
1951 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1952
1953   Standard_ShortReal aMemUsed = 0.f;
1954
1955   for (Standard_Integer anElemIdx = 0; anElemIdx < myRaytraceGeometry.Size(); ++anElemIdx)
1956   {
1957     OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = dynamic_cast<OpenGl_TriangleSet*> (
1958       myRaytraceGeometry.Objects().ChangeValue (anElemIdx).operator->());
1959
1960     aMemUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
1961       aTriangleSet->Vertices.size() * sizeof (BVH_Vec3f));
1962     aMemUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
1963       aTriangleSet->Normals.size() * sizeof (BVH_Vec3f));
1964     aMemUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
1965       aTriangleSet->TexCrds.size() * sizeof (BVH_Vec2f));
1966     aMemUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
1967       aTriangleSet->Elements.size() * sizeof (BVH_Vec4i));
1968
1969     aMemUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
1970       aTriangleSet->BVH()->NodeInfoBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec4i));
1971     aMemUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
1972       aTriangleSet->BVH()->MinPointBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec3f));
1973     aMemUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
1974       aTriangleSet->BVH()->MaxPointBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec3f));
1975   }
1976
1977   aMemUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
1978     myRaytraceGeometry.BVH()->NodeInfoBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec4i));
1979   aMemUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
1980     myRaytraceGeometry.BVH()->MinPointBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec3f));
1981   aMemUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
1982     myRaytraceGeometry.BVH()->MaxPointBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec3f));
1983
1984   std::cout << "GPU Memory Used (MB): ~" << aMemUsed / 1048576 << std::endl;
1985
1986 #endif
1987
1988   return aResult;
1989 }
1990
1991 // =======================================================================
1992 // function : ResizeRaytraceBuffers
1993 // purpose  : Resizes OpenGL frame buffers
1994 // =======================================================================
1995 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::ResizeRaytraceBuffers (const Standard_Integer theSizeX,
1996                                                           const Standard_Integer theSizeY)
1997 {
1998   if (myRaytraceFBO1->GetVPSizeX() != theSizeX
1999    || myRaytraceFBO1->GetVPSizeY() != theSizeY)
2000   {
2001     myRaytraceFBO1->Init (myGlContext, theSizeX, theSizeY);
2002     myRaytraceFBO2->Init (myGlContext, theSizeX, theSizeY);
2003   }
2004
2005   return Standard_True;
2006 }
2007
2008 // =======================================================================
2009 // function : UpdateCamera
2010 // purpose  : Generates viewing rays for corners of screen quad
2011 // =======================================================================
2012 void OpenGl_Workspace::UpdateCamera (const OpenGl_Mat4& theOrientation,
2013                                      const OpenGl_Mat4& theViewMapping,
2014                                      OpenGl_Vec3        theOrigins[4],
2015                                      OpenGl_Vec3        theDirects[4],
2016                                      OpenGl_Mat4&       theInvModelProj)
2017 {
2018   // compute inverse model-view-projection matrix
2019   (theViewMapping * theOrientation).Inverted (theInvModelProj);
2020
2021   Standard_Integer aOriginIndex = 0;
2022   Standard_Integer aDirectIndex = 0;
2023
2024   for (Standard_Integer aY = -1; aY <= 1; aY += 2)
2025   {
2026     for (Standard_Integer aX = -1; aX <= 1; aX += 2)
2027     {
2028       OpenGl_Vec4 aOrigin (GLfloat(aX),
2029                            GLfloat(aY),
2030                           -1.0f,
2031                            1.0f);
2032
2033       aOrigin = theInvModelProj * aOrigin;
2034
2035       aOrigin.x() = aOrigin.x() / aOrigin.w();
2036       aOrigin.y() = aOrigin.y() / aOrigin.w();
2037       aOrigin.z() = aOrigin.z() / aOrigin.w();
2038
2039       OpenGl_Vec4 aDirect (GLfloat(aX),
2040                            GLfloat(aY),
2041                            1.0f,
2042                            1.0f);
2043
2044       aDirect = theInvModelProj * aDirect;
2045
2046       aDirect.x() = aDirect.x() / aDirect.w();
2047       aDirect.y() = aDirect.y() / aDirect.w();
2048       aDirect.z() = aDirect.z() / aDirect.w();
2049
2050       aDirect = aDirect - aOrigin;
2051
2052       GLdouble aInvLen = 1.0 / sqrt (aDirect.x() * aDirect.x() +
2053                                      aDirect.y() * aDirect.y() +
2054                                      aDirect.z() * aDirect.z());
2055
2056       theOrigins[aOriginIndex++] = OpenGl_Vec3 (static_cast<GLfloat> (aOrigin.x()),
2057                                                 static_cast<GLfloat> (aOrigin.y()),
2058                                                 static_cast<GLfloat> (aOrigin.z()));
2059
2060       theDirects[aDirectIndex++] = OpenGl_Vec3 (static_cast<GLfloat> (aDirect.x() * aInvLen),
2061                                                 static_cast<GLfloat> (aDirect.y() * aInvLen),
2062                                                 static_cast<GLfloat> (aDirect.z() * aInvLen));
2063     }
2064   }
2065 }
2066
2067 // =======================================================================
2068 // function : SetUniformState
2069 // purpose  : Sets uniform state for the given ray-tracing shader program
2070 // =======================================================================
2071 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::SetUniformState (const Graphic3d_CView&        theCView,
2072                                                     const Standard_Integer        theSizeX,
2073                                                     const Standard_Integer        theSizeY,
2074                                                     const OpenGl_Vec3*            theOrigins,
2075                                                     const OpenGl_Vec3*            theDirects,
2076                                                     const OpenGl_Mat4&            theUnviewMat,
2077                                                     const Standard_Integer        theProgramIndex,
2078                                                     Handle(OpenGl_ShaderProgram)& theRaytraceProgram)
2079 {
2080   if (theRaytraceProgram.IsNull())
2081   {
2082     return Standard_False;
2083   }
2084
2085   Standard_Integer aLightSourceBufferSize =
2086     static_cast<Standard_Integer> (myRaytraceGeometry.Sources.size());
2087
2088   Standard_Boolean aResult = Standard_True;
2089
2090   // Set camera state
2091   aResult &= theRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
2092     myUniformLocations[theProgramIndex][OpenGl_RT_uOriginLB], theOrigins[0]);
2093   aResult &= theRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
2094     myUniformLocations[theProgramIndex][OpenGl_RT_uOriginRB], theOrigins[1]);
2095   aResult &= theRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
2096     myUniformLocations[theProgramIndex][OpenGl_RT_uOriginLT], theOrigins[2]);
2097   aResult &= theRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
2098     myUniformLocations[theProgramIndex][OpenGl_RT_uOriginRT], theOrigins[3]);
2099   aResult &= theRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
2100     myUniformLocations[theProgramIndex][OpenGl_RT_uDirectLB], theDirects[0]);
2101   aResult &= theRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
2102     myUniformLocations[theProgramIndex][OpenGl_RT_uDirectRB], theDirects[1]);
2103   aResult &= theRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
2104     myUniformLocations[theProgramIndex][OpenGl_RT_uDirectLT], theDirects[2]);
2105   aResult &= theRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
2106     myUniformLocations[theProgramIndex][OpenGl_RT_uDirectRT], theDirects[3]);
2107   aResult &= theRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
2108     myUniformLocations[theProgramIndex][OpenGl_RT_uUnviewMat], theUnviewMat);
2109
2110   // Set window size
2111   aResult &= theRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
2112     myUniformLocations[theProgramIndex][OpenGl_RT_uWinSizeX], theSizeX);
2113   aResult &= theRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
2114     myUniformLocations[theProgramIndex][OpenGl_RT_uWinSizeY], theSizeY);
2115
2116   // Set scene parameters
2117   aResult &= theRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
2118     myUniformLocations[theProgramIndex][OpenGl_RT_uSceneRad], myRaytraceSceneRadius);
2119   aResult &= theRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
2120     myUniformLocations[theProgramIndex][OpenGl_RT_uSceneEps], myRaytraceSceneEpsilon);
2121   aResult &= theRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
2122     myUniformLocations[theProgramIndex][OpenGl_RT_uLightCount], aLightSourceBufferSize);
2123   aResult &= theRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
2124     myUniformLocations[theProgramIndex][OpenGl_RT_uLightAmbnt], myRaytraceGeometry.Ambient);
2125
2126   // Set rendering options
2127   aResult &= theRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
2128     myUniformLocations[theProgramIndex][OpenGl_RT_uShadEnabled], theCView.RenderParams.IsShadowEnabled ? 1 : 0);
2129   aResult &= theRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
2130     myUniformLocations[theProgramIndex][OpenGl_RT_uReflEnabled], theCView.RenderParams.IsReflectionEnabled ? 1 : 0);
2131
2132   // Set array of 64-bit texture handles
2133   if (myGlContext->arbTexBindless != NULL && myRaytraceGeometry.HasTextures())
2134   {
2135     aResult &= theRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext, "uTextureSamplers",
2136       static_cast<GLsizei> (myRaytraceGeometry.TextureHandles().size()), &myRaytraceGeometry.TextureHandles()[0]);
2137   }
2138
2139   if (!aResult)
2140   {
2141 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2142     std::cout << "Info: Not all uniforms were detected (for program " << theProgramIndex << ")" << std::endl;
2143 #endif
2144   }
2145
2146   return aResult;
2147 }
2148
2149 // =======================================================================
2150 // function : RunRaytraceShaders
2151 // purpose  : Runs ray-tracing shader programs
2152 // =======================================================================
2153 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::RunRaytraceShaders (const Graphic3d_CView& theCView,
2154                                                        const Standard_Integer theSizeX,
2155                                                        const Standard_Integer theSizeY,
2156                                                        const OpenGl_Vec3      theOrigins[4],
2157                                                        const OpenGl_Vec3      theDirects[4],
2158                                                        const OpenGl_Mat4&     theUnviewMat,
2159                                                        OpenGl_FrameBuffer*    theFrameBuffer)
2160 {
2161   mySceneMinPointTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMinPointTexture);
2162   mySceneMaxPointTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMaxPointTexture);
2163   mySceneNodeInfoTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneNodeInfoTexture);
2164   myGeometryVertexTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryVertexTexture);
2165   myGeometryNormalTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryNormalTexture);
2166   myGeometryTexCrdTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryTexCrdTexture);
2167   myGeometryTriangTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryTriangTexture);
2168   mySceneTransformTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneTransformTexture);
2169   myRaytraceMaterialTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceMaterialTexture);
2170   myRaytraceLightSrcTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceLightSrcTexture);
2171
2172   myOpenGlFBO->ColorTexture()->Bind        (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_OpenGlColorTexture);
2173   myOpenGlFBO->DepthStencilTexture()->Bind (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_OpenGlDepthTexture);
2174
2175   if (theCView.RenderParams.IsAntialiasingEnabled) // render source image to FBO
2176   {
2177     myRaytraceFBO1->BindBuffer (myGlContext);
2178
2179     glDisable (GL_BLEND);
2180   }
2181
2182   myGlContext->BindProgram (myRaytraceProgram);
2183
2184   SetUniformState (theCView,
2185                    theSizeX,
2186                    theSizeY,
2187                    theOrigins,
2188                    theDirects,
2189                    theUnviewMat,
2190                    0, // ID of RT program
2191                    myRaytraceProgram);
2192
2193   myGlContext->core20fwd->glEnableVertexAttribArray (Graphic3d_TOA_POS);
2194   {
2195     myGlContext->core20fwd->glVertexAttribPointer (Graphic3d_TOA_POS, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, NULL);
2196     myGlContext->core15fwd->glDrawArrays (GL_TRIANGLES, 0, 6);
2197   }
2198   myGlContext->core20fwd->glDisableVertexAttribArray (Graphic3d_TOA_POS);
2199
2200   if (!theCView.RenderParams.IsAntialiasingEnabled)
2201   {
2202     myGlContext->BindProgram (NULL);
2203
2204     myOpenGlFBO->ColorTexture()->Unbind        (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_OpenGlColorTexture);
2205     myOpenGlFBO->DepthStencilTexture()->Unbind (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_OpenGlDepthTexture);
2206     mySceneMinPointTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMinPointTexture);
2207     mySceneMaxPointTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMaxPointTexture);
2208     mySceneNodeInfoTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneNodeInfoTexture);
2209     myGeometryVertexTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryVertexTexture);
2210     myGeometryNormalTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryNormalTexture);
2211     myGeometryTexCrdTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryTexCrdTexture);
2212     myGeometryTriangTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryTriangTexture);
2213     mySceneTransformTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneTransformTexture);
2214     myRaytraceMaterialTexture->UnbindTexture   (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceMaterialTexture);
2215     myRaytraceLightSrcTexture->UnbindTexture   (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceLightSrcTexture);
2216
2217     myGlContext->core15fwd->glActiveTexture (GL_TEXTURE0);
2218
2219     return Standard_True;
2220   }
2221
2222   myRaytraceFBO1->ColorTexture()->Bind (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_FSAAInputTexture);
2223
2224   myGlContext->BindProgram (myPostFSAAProgram);
2225
2226   SetUniformState (theCView,
2227                    theSizeX,
2228                    theSizeY,
2229                    theOrigins,
2230                    theDirects,
2231                    theUnviewMat,
2232                    1, // ID of FSAA program
2233                    myPostFSAAProgram);
2234
2235   myGlContext->core20fwd->glEnableVertexAttribArray (Graphic3d_TOA_POS);
2236   myGlContext->core20fwd->glVertexAttribPointer (Graphic3d_TOA_POS, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, NULL);
2237
2238   // Perform multi-pass adaptive FSAA using ping-pong technique.
2239   // We use 'FLIPTRI' sampling pattern changing for every pixel
2240   // (3 additional samples per pixel, the 1st sample is already
2241   // available from initial ray-traced image).
2242   for (Standard_Integer anIt = 1; anIt < 4; ++anIt)
2243   {
2244     GLfloat aOffsetX = 1.f / theSizeX;
2245     GLfloat aOffsetY = 1.f / theSizeY;
2246
2247     if (anIt == 1)
2248     {
2249       aOffsetX *= -0.55f;
2250       aOffsetY *=  0.55f;
2251     }
2252     else if (anIt == 2)
2253     {
2254       aOffsetX *=  0.00f;
2255       aOffsetY *= -0.55f;
2256     }
2257     else if (anIt == 3)
2258     {
2259       aOffsetX *= 0.55f;
2260       aOffsetY *= 0.00f;
2261     }
2262
2263     myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2264       myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uSamples], anIt + 1);
2265     myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2266       myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uOffsetX], aOffsetX);
2267     myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2268       myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uOffsetY], aOffsetY);
2269
2270     Handle(OpenGl_FrameBuffer)& aFramebuffer = anIt % 2 ? myRaytraceFBO2 : myRaytraceFBO1;
2271
2272     if (anIt == 3) // disable FBO on last iteration
2273     {
2274       glEnable (GL_BLEND);
2275
2276       if (theFrameBuffer != NULL)
2277         theFrameBuffer->BindBuffer (myGlContext);
2278     }
2279     else
2280     {
2281       aFramebuffer->BindBuffer (myGlContext);
2282     }
2283
2284     myGlContext->core15fwd->glDrawArrays (GL_TRIANGLES, 0, 6);
2285
2286     if (anIt != 3) // set input for the next pass
2287     {
2288       aFramebuffer->ColorTexture()->Bind (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_FSAAInputTexture);
2289       aFramebuffer->UnbindBuffer (myGlContext);
2290     }
2291   }
2292
2293   myGlContext->core20fwd->glDisableVertexAttribArray (Graphic3d_TOA_POS);
2294
2295   myGlContext->BindProgram (NULL);
2296   myRaytraceFBO1->ColorTexture()->Unbind     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_FSAAInputTexture);
2297   myOpenGlFBO->ColorTexture()->Unbind        (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_OpenGlColorTexture);
2298   myOpenGlFBO->DepthStencilTexture()->Unbind (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_OpenGlDepthTexture);
2299   mySceneMinPointTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMinPointTexture);
2300   mySceneMaxPointTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMaxPointTexture);
2301   mySceneNodeInfoTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneNodeInfoTexture);
2302   myGeometryVertexTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryVertexTexture);
2303   myGeometryNormalTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryNormalTexture);
2304   myGeometryTexCrdTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryTexCrdTexture);
2305   myGeometryTriangTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryTriangTexture);
2306   mySceneTransformTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneTransformTexture);
2307   myRaytraceMaterialTexture->UnbindTexture   (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceMaterialTexture);
2308   myRaytraceLightSrcTexture->UnbindTexture   (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceLightSrcTexture);
2309
2310   myGlContext->core15fwd->glActiveTexture (GL_TEXTURE0);
2311
2312   return Standard_True;
2313 }
2314
2315 // =======================================================================
2316 // function : Raytrace
2317 // purpose  : Redraws the window using OpenGL/GLSL ray-tracing
2318 // =======================================================================
2319 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::Raytrace (const Graphic3d_CView& theCView,
2320                                              const Standard_Integer theSizeX,
2321                                              const Standard_Integer theSizeY,
2322                                              const Aspect_CLayer2d& theCOverLayer,
2323                                              const Aspect_CLayer2d& theCUnderLayer,
2324                                              OpenGl_FrameBuffer*    theFrameBuffer)
2325 {
2326   if (!ResizeRaytraceBuffers (theSizeX, theSizeY))
2327     return Standard_False;
2328
2329   if (!UpdateRaytraceEnvironmentMap())
2330     return Standard_False;
2331
2332   // Get model-view and projection matrices
2333   OpenGl_Mat4 aOrientationMatrix;
2334   OpenGl_Mat4 aViewMappingMatrix;
2335
2336   myView->GetMatrices (aOrientationMatrix,
2337                        aViewMappingMatrix);
2338
2339   OpenGl_Mat4 aInvOrientationMatrix;
2340   aOrientationMatrix.Inverted (aInvOrientationMatrix);
2341
2342   if (!UpdateRaytraceLightSources (aInvOrientationMatrix))
2343     return Standard_False;
2344
2345   OpenGl_Vec3 aOrigins[4];
2346   OpenGl_Vec3 aDirects[4];
2347   OpenGl_Mat4 anUnviewMat;
2348
2349   UpdateCamera (aOrientationMatrix,
2350                 aViewMappingMatrix,
2351                 aOrigins,
2352                 aDirects,
2353                 anUnviewMat);
2354
2355   Standard_Boolean wasBlendingEnabled = glIsEnabled (GL_BLEND);
2356   Standard_Boolean wasDepthTestEnabled = glIsEnabled (GL_DEPTH_TEST);
2357
2358   glDisable (GL_DEPTH_TEST);
2359
2360   if (theFrameBuffer != NULL)
2361   {
2362     theFrameBuffer->BindBuffer (myGlContext);
2363   }
2364
2365   if (NamedStatus & OPENGL_NS_WHITEBACK)
2366   {
2367     glClearColor (1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f);
2368   }
2369   else
2370   {
2371     glClearColor (myBgColor.rgb[0],
2372                   myBgColor.rgb[1],
2373                   myBgColor.rgb[2],
2374                   1.0f);
2375   }
2376
2377   glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT);
2378
2379   myView->DrawBackground (this);
2380
2381   myView->RedrawLayer2d (myPrintContext, this, theCView, theCUnderLayer);
2382
2383   myGlContext->WorldViewState.Push();
2384   myGlContext->ProjectionState.Push();
2385
2386   myGlContext->WorldViewState.SetIdentity();
2387   myGlContext->ProjectionState.SetIdentity();
2388
2389   myGlContext->ApplyProjectionMatrix();
2390   myGlContext->ApplyWorldViewMatrix();
2391
2392   glEnable (GL_BLEND);
2393   glBlendFunc (GL_ONE, GL_SRC_ALPHA);
2394
2395   // Generate ray-traced image
2396   if (myIsRaytraceDataValid)
2397   {
2398     myRaytraceScreenQuad.Bind (myGlContext);
2399
2400     if (!myRaytraceGeometry.AcquireTextures (myGlContext))
2401     {
2402       const TCollection_ExtendedString aMessage = "Error: Failed to acquire OpenGL image textures";
2403
2404       myGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION_ARB,
2405         GL_DEBUG_TYPE_ERROR_ARB, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_MEDIUM_ARB, aMessage);
2406     }
2407
2408     RunRaytraceShaders (theCView,
2409                         theSizeX,
2410                         theSizeY,
2411                         aOrigins,
2412                         aDirects,
2413                         anUnviewMat,
2414                         theFrameBuffer);
2415
2416     if (!myRaytraceGeometry.ReleaseTextures (myGlContext))
2417     {
2418       const TCollection_ExtendedString aMessage = "Error: Failed to release OpenGL image textures";
2419
2420       myGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION_ARB,
2421         GL_DEBUG_TYPE_ERROR_ARB, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_MEDIUM_ARB, aMessage);
2422     }
2423
2424     myRaytraceScreenQuad.Unbind (myGlContext);
2425   }
2426
2427   if (!wasBlendingEnabled)
2428     glDisable (GL_BLEND);
2429
2430   if (wasDepthTestEnabled)
2431     glEnable (GL_DEPTH_TEST);
2432
2433   myGlContext->WorldViewState.Pop();
2434   myGlContext->ProjectionState.Pop();
2435
2436   myGlContext->ApplyProjectionMatrix();
2437
2438   // Redraw trihedron
2439   myView->RedrawTrihedron (this);
2440
2441   // Redraw overlay
2442   const int aMode = 0;
2443   DisplayCallback (theCView, (aMode | OCC_PRE_OVERLAY));
2444   myView->RedrawLayer2d (myPrintContext, this, theCView, theCOverLayer);
2445   DisplayCallback (theCView, aMode);
2446   return Standard_True;
2447 }
2448
2449 IMPLEMENT_STANDARD_HANDLE(OpenGl_RaytraceFilter, OpenGl_RenderFilter)
2450 IMPLEMENT_STANDARD_RTTIEXT(OpenGl_RaytraceFilter, OpenGl_RenderFilter)
2451
2452 // =======================================================================
2453 // function : CanRender
2454 // purpose  :
2455 // =======================================================================
2456 Standard_Boolean OpenGl_RaytraceFilter::CanRender (const OpenGl_Element* theElement)
2457 {
2458   Standard_Boolean aPrevFilterResult = Standard_True;
2459   if (!myPrevRenderFilter.IsNull())
2460   {
2461     aPrevFilterResult = myPrevRenderFilter->CanRender(theElement);
2462   }
2463   return aPrevFilterResult &&
2464          !OpenGl_Raytrace::IsRaytracedElement (theElement);
2465 }