0025885: Visualization, ray tracing - Improve layer processing
[occt.git] / src / OpenGl / OpenGl_Workspace.hxx
index 7a75db4..2b1ba45 100644 (file)
 // Created on: 2011-09-20
 // Created by: Sergey ZERCHANINOV
-// Copyright (c) 2011-2012 OPEN CASCADE SAS
+// Copyright (c) 2011-2013 OPEN CASCADE SAS
 //
-// The content of this file is subject to the Open CASCADE Technology Public
-// License Version 6.5 (the "License"). You may not use the content of this file
-// except in compliance with the License. Please obtain a copy of the License
-// at http://www.opencascade.org and read it completely before using this file.
+// This file is part of Open CASCADE Technology software library.
 //
-// The Initial Developer of the Original Code is Open CASCADE S.A.S., having its
-// main offices at: 1, place des Freres Montgolfier, 78280 Guyancourt, France.
+// This library is free software; you can redistribute it and/or modify it under
+// the terms of the GNU Lesser General Public License version 2.1 as published
+// by the Free Software Foundation, with special exception defined in the file
+// OCCT_LGPL_EXCEPTION.txt. Consult the file LICENSE_LGPL_21.txt included in OCCT
+// distribution for complete text of the license and disclaimer of any warranty.
 //
-// The Original Code and all software distributed under the License is
-// distributed on an "AS IS" basis, without warranty of any kind, and the
-// Initial Developer hereby disclaims all such warranties, including without
-// limitation, any warranties of merchantability, fitness for a particular
-// purpose or non-infringement. Please see the License for the specific terms
-// and conditions governing the rights and limitations under the License.
-
+// Alternatively, this file may be used under the terms of Open CASCADE
+// commercial license or contractual agreement.
 
 #ifndef _OpenGl_Workspace_Header
 #define _OpenGl_Workspace_Header
 
+#include <map>
+#include <set>
+
 #include <Handle_OpenGl_Workspace.hxx>
 #include <OpenGl_Window.hxx>
 
 #include <TColStd_Array2OfReal.hxx>
 #include <Quantity_Color.hxx>
+#include <Graphic3d_CView.hxx>
 #include <Graphic3d_TypeOfComposition.hxx>
+#include <Graphic3d_TypeOfTexture.hxx>
+#include <Graphic3d_PtrFrameBuffer.hxx>
+#include <Graphic3d_BufferType.hxx>
+#include <Handle_Graphic3d_TextureParams.hxx>
 
-#include <Graphic3d_CView.hxx>
 #include <Aspect_CLayer2d.hxx>
 #include <Aspect_Handle.hxx>
 #include <Aspect_PrintAlgo.hxx>
-#include <Graphic3d_PtrFrameBuffer.hxx>
-#include <Image_CRawBufferData.hxx>
+#include <Aspect_PolygonOffsetMode.hxx>
 
 #include <InterfaceGraphic_Graphic3d.hxx>
 #include <InterfaceGraphic_Visual3d.hxx>
 
-#include <OpenGl_tsm.hxx>
+#include <NCollection_Sequence.hxx>
 
-#include <OpenGl_Display.hxx>
+#include <OpenGl_AspectFace.hxx>
+#include <OpenGl_FrameBuffer.hxx>
 #include <OpenGl_Matrix.hxx>
 #include <OpenGl_NamedStatus.hxx>
+#include <OpenGl_PrinterContext.hxx>
+#include <OpenGl_SceneGeometry.hxx>
 #include <OpenGl_TextParam.hxx>
+#include <OpenGl_RenderFilter.hxx>
+#include <OpenGl_Vec.hxx>
+#include <OpenGl_LineAttributes.hxx>
 
 #include <Handle_OpenGl_View.hxx>
+#include <Handle_OpenGl_Texture.hxx>
+
+#include <OpenGl_ShaderObject.hxx>
+#include <OpenGl_ShaderProgram.hxx>
+#include <OpenGl_TextureBufferArb.hxx>
 
 class OpenGl_AspectLine;
-class OpenGl_AspectFace;
 class OpenGl_AspectMarker;
 class OpenGl_AspectText;
 class OpenGl_FrameBuffer;
 class OpenGl_Structure;
+class OpenGl_TriangleSet;
+class OpenGl_Element;
+class Image_PixMap;
+
+//! OpenGL material definition
+struct OpenGl_Material
+{
+
+  OpenGl_Vec4 Ambient;  //!< ambient reflection coefficient
+  OpenGl_Vec4 Diffuse;  //!< diffuse reflection coefficient
+  OpenGl_Vec4 Specular; //!< glossy  reflection coefficient
+  OpenGl_Vec4 Emission; //!< material emission
+  OpenGl_Vec4 Params;   //!< extra packed parameters
+
+  Standard_ShortReal  Shine()              const { return Params.x(); }
+  Standard_ShortReal& ChangeShine()              { return Params.x(); }
+
+  Standard_ShortReal  Transparency()       const { return Params.y(); }
+  Standard_ShortReal& ChangeTransparency()       { return Params.y(); }
+
+  //! Initialize material
+  void Init (const OPENGL_SURF_PROP& theProps);
+
+  //! Returns packed (serialized) representation of material properties
+  const OpenGl_Vec4* Packed() const { return reinterpret_cast<const OpenGl_Vec4*> (this); }
+  static Standard_Integer NbOfVec4() { return 5; }
+
+};
+
+DEFINE_STANDARD_HANDLE (OpenGl_RaytraceFilter, OpenGl_RenderFilter)
+
+//! Graphical ray-tracing filter.
+//! Filters out all raytracable structures.
+class OpenGl_RaytraceFilter : public OpenGl_RenderFilter
+{
+public:
+
+  //! Default constructor.
+  OpenGl_RaytraceFilter() {}
+
+  //! Returns the previously set filter.
+  const Handle(OpenGl_RenderFilter)& PrevRenderFilter()
+  {
+    return myPrevRenderFilter;
+  }
+
+  //! Remembers the previously set filter.
+  void SetPrevRenderFilter (const Handle(OpenGl_RenderFilter)& theFilter)
+  {
+    myPrevRenderFilter = theFilter;
+  }
+
+  //! Checks whether the element can be rendered or not.
+  //! @param theElement [in] the element to check.
+  //! @return True if element can be rendered.
+  virtual Standard_Boolean CanRender (const OpenGl_Element* theElement);
+
+private:
+
+  Handle(OpenGl_RenderFilter) myPrevRenderFilter;
+
+public:
 
-//! Reprepsents window with GL context.
-//! Provides methods to render primitives and maintan GL state.
+  DEFINE_STANDARD_RTTI(OpenGl_RaytraceFilter)
+};
+
+//! Represents window with GL context.
+//! Provides methods to render primitives and maintain GL state.
 class OpenGl_Workspace : public OpenGl_Window
 {
 public:
 
   //! Main constructor - prepare GL context for specified window.
-  OpenGl_Workspace (const Handle(OpenGl_Display)& theDisplay,
+  OpenGl_Workspace (const Handle(OpenGl_GraphicDriver)& theDriver,
                     const CALL_DEF_WINDOW&        theCWindow,
-                    Aspect_RenderingContext       theGContext);
+                    Aspect_RenderingContext       theGContext,
+                    const Handle(OpenGl_Caps)&    theCaps,
+                    const Handle(OpenGl_Context)& theShareCtx);
 
   //! Destructor
   virtual ~OpenGl_Workspace();
 
-  void SetActiveView (const Handle(OpenGl_View)& theView) { myView = theView; }
-  const Handle(OpenGl_View)& ActiveView () const { return myView; }
+  void SetActiveView (const Handle(OpenGl_View)& theView,
+                      const Standard_Integer     theViewId)
+  {
+    myView   = theView;
+    myViewId = theViewId;
+  }
+
+  const Handle(OpenGl_View)& ActiveView() const { return myView; }
+
+  Standard_Integer ActiveViewId() const { return myViewId; }
 
   //! Redraw the window.
   void Redraw (const Graphic3d_CView& theCView,
                const Aspect_CLayer2d& theCUnderLayer,
                const Aspect_CLayer2d& theCOverLayer);
 
-  //! Redraw window only if needed.
-  void Update (const Graphic3d_CView& theCView,
-               const Aspect_CLayer2d& theCUnderLayer,
-               const Aspect_CLayer2d& theCOverLayer)
+  Standard_Boolean SetImmediateModeDrawToFront (const Standard_Boolean theDrawToFrontBuffer);
+  void RedrawImmediate (const Graphic3d_CView& theCView,
+                        const Aspect_CLayer2d& theCUnderLayer,
+                        const Aspect_CLayer2d& theCOverLayer);
+
+  void Invalidate (const Graphic3d_CView& /*theCView*/)
   {
-    if (!myIsUpdated)
-      Redraw (theCView, theCUnderLayer, theCOverLayer);
+    myBackBufferRestored = Standard_False;
   }
 
   //! Special method to perform printing.
   //! System-specific and currently only Win platform implemented.
-  Standard_Boolean Print (const Graphic3d_CView& theCView, 
-                          const Aspect_CLayer2d& theCUnderLayer, 
+  Standard_Boolean Print (const Handle(OpenGl_PrinterContext)& thePrintContext,
+                          const Graphic3d_CView& theCView,
+                          const Aspect_CLayer2d& theCUnderLayer,
                           const Aspect_CLayer2d& theCOverLayer,
                           const Aspect_Handle    theHPrintDC,
                           const Standard_Boolean theToShowBackground,
@@ -96,59 +184,31 @@ public:
                           const Aspect_PrintAlgo thePrintAlgorithm,
                           const Standard_Real    theScaleFactor);
 
-  void DisplayCallback (const Graphic3d_CView& theCView, int theReason);
+  const Handle(OpenGl_PrinterContext)& PrinterContext() const
+  {
+    return myPrintContext;
+  }
 
-  // szvgl: defined in OpenGl_Workspace_1.cxx
-  void BeginAnimation (const Standard_Boolean theUseDegeneration,
-                       const Standard_Boolean theUpdateAM); 
-  void EndAnimation();
-  void EraseAnimation();
-
-  Standard_Boolean BeginAddMode();
-  void EndAddMode();
-  void ClearImmediatMode (const Graphic3d_CView& theCView,
-                          const Standard_Boolean theToFlush);
-  void RedrawImmediatMode();
-  Standard_Boolean BeginImmediatMode (const Graphic3d_CView& theCView,
-                                      const Standard_Boolean theUseDepthTest,
-                                      const Standard_Boolean theRetainMode);
-  void EndImmediatMode();
-  void Transform (const TColStd_Array2OfReal& theMatrix, const Graphic3d_TypeOfComposition theType);
-  void DrawStructure (const OpenGl_Structure* theStructure);
-  void BeginPolyline();
-  void EndPolyline();
-  void Draw (const Standard_ShortReal theX, const Standard_ShortReal theY, const Standard_ShortReal theZ);
-  void Move (const Standard_ShortReal theX, const Standard_ShortReal theY, const Standard_ShortReal theZ);
-  void SetLineColor (const Standard_ShortReal theR, const Standard_ShortReal theG, const Standard_ShortReal theB);
-  void SetLineType (const Standard_Integer theType);
-  void SetLineWidth (const Standard_ShortReal theWidth);
-  void SetMinMax (const Standard_ShortReal X1, const Standard_ShortReal Y1, const Standard_ShortReal Z1,
-                  const Standard_ShortReal X2, const Standard_ShortReal Y2, const Standard_ShortReal Z2);
+  void DisplayCallback (const Graphic3d_CView& theCView, int theReason);
 
   Graphic3d_PtrFrameBuffer FBOCreate (const Standard_Integer theWidth, const Standard_Integer theHeight);
   void FBORelease (Graphic3d_PtrFrameBuffer theFBOPtr);
-  Standard_Boolean BufferDump (OpenGl_FrameBuffer *theFBOPtr, Image_CRawBufferData& theBuffer);
+  Standard_Boolean BufferDump (OpenGl_FrameBuffer*         theFBOPtr,
+                               Image_PixMap&               theImage,
+                               const Graphic3d_BufferType& theBufferType);
 
-  //! Mark this window to be redrawn on next update.
-  void Invalidate() { myIsUpdated = Standard_False; }
-
-  void UseTransparency (const Standard_Boolean theFlag);
   Standard_Boolean& UseZBuffer()   { return myUseZBuffer; }
   Standard_Boolean& UseDepthTest() { return myUseDepthTest; }
   Standard_Boolean& UseGLLight()   { return myUseGLLight; }
 
+  Standard_Integer AntiAliasingMode() const { return myAntiAliasingMode; }
+
   //// RELATED TO STATUS ////
 
   Standard_Integer   NamedStatus;
 
-  Standard_Integer   DegenerateModel;
-  Standard_ShortReal SkipRatio;
-
   const TEL_COLOUR* HighlightColor;
 
-  const OpenGl_Matrix* SetViewMatrix (const OpenGl_Matrix* );
-  const OpenGl_Matrix* SetStructureMatrix (const OpenGl_Matrix* );
-
   const OpenGl_AspectLine*   SetAspectLine   (const OpenGl_AspectLine*   theAspect);
   const OpenGl_AspectFace*   SetAspectFace   (const OpenGl_AspectFace*   theAspect);
   const OpenGl_AspectMarker* SetAspectMarker (const OpenGl_AspectMarker* theAspect);
@@ -156,70 +216,117 @@ public:
 
   void SetTextParam (const OpenGl_TextParam* theParam) { TextParam_set = theParam; }
 
-  const OpenGl_AspectLine*   AspectLine   (const Standard_Boolean theWithApply);
-  const OpenGl_AspectFace*   AspectFace   (const Standard_Boolean theWithApply);
-  const OpenGl_AspectMarker* AspectMarker (const Standard_Boolean theWithApply);
-  const OpenGl_AspectText*   AspectText   (const Standard_Boolean theWithApply);
+  //// THESE METHODS ARE EXPORTED AS THEY PROVIDE STATE INFO TO USERDRAW
+  Standard_EXPORT const OpenGl_AspectLine*   AspectLine   (const Standard_Boolean theWithApply);
+  Standard_EXPORT const OpenGl_AspectFace*   AspectFace   (const Standard_Boolean theWithApply);
+  Standard_EXPORT const OpenGl_AspectMarker* AspectMarker (const Standard_Boolean theWithApply);
+  Standard_EXPORT const OpenGl_AspectText*   AspectText   (const Standard_Boolean theWithApply);
+  inline const OpenGl_TextParam* AspectTextParams() const
+  {
+    return TextParam_applied;
+  }
 
   //! Clear the applied aspect state.
   void ResetAppliedAspect();
 
-  //// RELATED TO FONTS ////
-
-  int FindFont (const char*          theFontName,
-                const OSD_FontAspect theFontAspect,
-                const int            theBestSize = -1,
-                const float          theXScale = 1.0f,
-                const float          theYScale = 1.0f)
-  {
-    return myDisplay->FindFont (theFontName, theFontAspect, theBestSize, theXScale, theYScale);
-  }
+  Standard_EXPORT Handle(OpenGl_Texture) DisableTexture();
+  Standard_EXPORT Handle(OpenGl_Texture) EnableTexture (const Handle(OpenGl_Texture)&          theTexture,
+                                                        const Handle(Graphic3d_TextureParams)& theParams = NULL);
+  const Handle(OpenGl_Texture)& ActiveTexture() const { return myTextureBound; }
 
-  void StringSize (const wchar_t* theText, int& theWidth, int& theAscent, int& theDescent)
+  //! Set filter for restricting rendering of particular elements.
+  //! Filter can be applied for rendering passes used by recursive
+  //! rendering algorithms for rendering elements of groups.
+  //! @param theFilter [in] the filter instance.
+  inline void SetRenderFilter (const Handle(OpenGl_RenderFilter)& theFilter)
   {
-    myDisplay->StringSize (theText, theWidth, theAscent, theDescent);
+    myRenderFilter = theFilter;
   }
 
-  void RenderText (const wchar_t* theText, const int theIs2d,
-                   const float theX, const float theY, const float theZ)
+  //! Get rendering filter.
+  //! @return filter instance.
+  inline const Handle(OpenGl_RenderFilter)& GetRenderFilter() const
   {
-    const OpenGl_AspectText* anAspect = AspectText (Standard_True);
-    myDisplay->RenderText (theText, theIs2d, theX, theY, theZ, anAspect, TextParam_applied);
+    return myRenderFilter;
   }
 
-protected:
+  //! @return applied view matrix.
+  inline const OpenGl_Matrix* ViewMatrix() const { return ViewMatrix_applied; }
 
-  void CopyBuffers (Tint vid, int FrontToBack,
-                    Tfloat xm, Tfloat ym, Tfloat zm,
-                    Tfloat XM, Tfloat YM, Tfloat ZM,
-                    Tint flag);
+  //! @return applied model structure matrix.
+  inline const OpenGl_Matrix* ModelMatrix() const { return StructureMatrix_applied; }
 
-  virtual Standard_Boolean Activate();
+  //! Sets and applies current polygon offset.
+  void SetPolygonOffset (int theMode, Standard_ShortReal theFactor, Standard_ShortReal theUnits);
 
-  // TEMPORARY!!!
-  void Redraw1 (const Graphic3d_CView& theCView, 
-                const Aspect_CLayer2d& theCUnderLayer, 
-                const Aspect_CLayer2d& theCOverLayer,
-                const int theToSwap);
+  //! Returns currently applied polygon offset params.
+  const TEL_POFFSET_PARAM& AppliedPolygonOffset() { return PolygonOffset_applied; }
 
-protected:
+  //! @return true if clipping algorithm enabled
+  inline Standard_Boolean IsCullingEnabled() const { return myIsCullingEnabled; }
 
-  Handle(OpenGl_View) myView;            // WSViews - now just one view is supported
-  Standard_Boolean    myIsUpdated;       // WSUpdateState
-  Tint                myTransientList;   // WSTransient
-  Standard_Boolean    myIsTransientOpen; // transientOpen
-  Tint                myRetainMode;      // WSRetainMode
+  //! Returns framebuffer storing cached main presentation of the view.
+  const Handle(OpenGl_FrameBuffer)& ResultFBO() const { return myResultFBO; }
 
-  Standard_Boolean    myUseTransparency;
-  Standard_Boolean    myUseZBuffer;
-  Standard_Boolean    myUseDepthTest;
-  Standard_Boolean    myUseGLLight;
-  Standard_Boolean    myBackBufferRestored;
+protected:
 
-  //// RELATED TO STATUS ////
+  //! Copy content of Back buffer to the Front buffer
+  void copyBackToFront();
 
-  void UpdateMaterial (const int flag);
+  virtual Standard_Boolean Activate();
 
+  void redraw1 (const Graphic3d_CView& theCView,
+                const Aspect_CLayer2d& theCUnderLayer,
+                const Aspect_CLayer2d& theCOverLayer);
+
+  //! Blit snapshot containing main scene (myResultFBO or BackBuffer)
+  //! into presentation buffer (myResultFBO->offscreen FBO or myResultFBO->BackBuffer or BackBuffer->FrontBuffer),
+  //! and redraw immediate structures on top.
+  //!
+  //! When scene caching is disabled (myTransientDrawToFront, no double buffer in window, etc.),
+  //! the first step (blitting) will be skipped.
+  //!
+  //! @return false if immediate structures has been rendered directly into FrontBuffer and Buffer Swap should not be called.
+  bool redrawImmediate (const Graphic3d_CView& theCView,
+                        const Aspect_CLayer2d& theCUnderLayer,
+                        const Aspect_CLayer2d& theCOverLayer,
+                        OpenGl_FrameBuffer*    theTargetFBO,
+                        const Standard_Boolean theIsPartialUpdate = Standard_False);
+
+  void updateMaterial (const int theFlag);
+
+  void setTextureParams (Handle(OpenGl_Texture)&                theTexture,
+                         const Handle(Graphic3d_TextureParams)& theParams);
+
+protected: //! @name protected fields
+
+  //! Framebuffer stores cached main presentation of the view (without presentation of immediate layers).
+  Handle(OpenGl_FrameBuffer) myResultFBO;
+  //! Special flag which is invalidated when myResultFBO can not be blitted for some reason (e.g. driver bugs).
+  Standard_Boolean           myHasFboBlit;
+
+  //! Vertices for full-screen quad rendering.
+  OpenGl_VertexBuffer        myFullScreenQuad;
+
+  Handle(OpenGl_PrinterContext) myPrintContext;
+  Handle(OpenGl_View)           myView;
+  Handle(OpenGl_LineAttributes) myLineAttribs;
+  Standard_Integer       myViewId;
+  Standard_Integer       myAntiAliasingMode;
+  Standard_Boolean       myTransientDrawToFront; //!< optimization flag for immediate mode (to render directly to the front buffer)
+  Standard_Boolean       myBackBufferRestored;
+  Standard_Boolean       myIsImmediateDrawn;     //!< flag indicates that immediate mode buffer contains some data
+  Standard_Boolean       myUseZBuffer;
+  Standard_Boolean       myUseDepthTest;
+  Standard_Boolean       myUseGLLight;
+  Standard_Boolean       myIsCullingEnabled;     //!< frustum culling flag
+
+  unsigned int           myFrameCounter;         //!< redraw counter, for debugging
+
+protected: //! @name fields related to status
+
+  Handle(OpenGl_RenderFilter) myRenderFilter;
+  Handle(OpenGl_Texture) myTextureBound;    //!< currently bound texture (managed by OpenGl_AspectFace and OpenGl_View environment texture)
   const OpenGl_AspectLine *AspectLine_set, *AspectLine_applied;
   const OpenGl_AspectFace *AspectFace_set, *AspectFace_applied;
   const OpenGl_AspectMarker *AspectMarker_set, *AspectMarker_applied;
@@ -230,13 +337,22 @@ protected:
   const OpenGl_Matrix* ViewMatrix_applied;
   const OpenGl_Matrix* StructureMatrix_applied;
 
-  const TEL_POFFSET_PARAM* PolygonOffset_applied;
+  OpenGl_Material myMatFront;    //!< current front material state (cached to reduce GL context updates)
+  OpenGl_Material myMatBack;     //!< current back  material state
+  OpenGl_Material myMatTmp;      //!< temporary variable
+  TelCullMode     myCullingMode; //!< back face culling mode, applied from face aspect
 
-public:
+  OpenGl_Matrix myModelViewMatrix; //!< Model matrix with applied structure transformations
+
+  TEL_POFFSET_PARAM PolygonOffset_applied; //!< Currently applied polygon offset.
+
+  OpenGl_AspectFace myAspectFaceHl; //!< Hiddenline aspect
+
+public: //! @name type definition
 
-  DEFINE_STANDARD_RTTI(OpenGl_Workspace) // Type definition
+  DEFINE_STANDARD_RTTI(OpenGl_Workspace)
   DEFINE_STANDARD_ALLOC
 
 };
 
-#endif //_OpenGl_Workspace_Header
+#endif // _OpenGl_Workspace_Header