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 <NCollection_Mat4.hxx>
  19 #include <OpenGl_ArbFBO.hxx>
  20 #include <OpenGl_FrameBuffer.hxx>
  21 #include <OpenGl_PrimitiveArray.hxx>
  22 #include <OpenGl_Texture.hxx>
  23 #include <OpenGl_VertexBuffer.hxx>
  24 #include <OpenGl_View.hxx>
  25 #include <OSD_File.hxx>
  26 #include <OSD_Protection.hxx>
  27 #include <Standard_Assert.hxx>
  28
  29 using namespace OpenGl_Raytrace;
  30
  31 //! Use this macro to output ray-tracing debug info
  32 // #define RAY_TRACE_PRINT_INFO
  33
  34 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
  35   #include <OSD_Timer.hxx>
  36 #endif
  37
  38 // =======================================================================
  39 // function : MatVecMult
  40 // purpose  : Multiples 4x4 matrix by 4D vector
  41 // =======================================================================
  42 template<typename T>
  43 BVH_Vec4f MatVecMult (const T m[16], const BVH_Vec4f& v)
  44 {
  45   return BVH_Vec4f (
  46     static_cast<float> (m[ 0] * v.x() + m[ 4] * v.y() +
  47                         m[ 8] * v.z() + m[12] * v.w()),
  48     static_cast<float> (m[ 1] * v.x() + m[ 5] * v.y() +
  49                         m[ 9] * v.z() + m[13] * v.w()),
  50     static_cast<float> (m[ 2] * v.x() + m[ 6] * v.y() +
  51                         m[10] * v.z() + m[14] * v.w()),
  52     static_cast<float> (m[ 3] * v.x() + m[ 7] * v.y() +
  53                         m[11] * v.z() + m[15] * v.w()));
  54 }
  55
  56 // =======================================================================
  57 // function : UpdateRaytraceGeometry
  58 // purpose  : Updates 3D scene geometry for ray tracing
  59 // =======================================================================
  60 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::UpdateRaytraceGeometry (GeomUpdateMode theMode)
  61 {
  62   if (myView.IsNull())
  63     return Standard_False;
  64
  65   // Note: In 'check' mode (OpenGl_GUM_CHECK) the scene geometry is analyzed for modifications
  66   // This is light-weight procedure performed for each frame
  67
  68   if (theMode == OpenGl_GUM_CHECK)
  69   {
  70      if (myLayersModificationStatus != myView->LayerList().ModificationState())
  71      {
  72         return UpdateRaytraceGeometry (OpenGl_GUM_PREPARE);
  73      }
  74   }
  75   else if (theMode == OpenGl_GUM_PREPARE)
  76   {
  77     myRaytraceGeometry.ClearMaterials();
  78     myArrayToTrianglesMap.clear();
  79
  80     myIsRaytraceDataValid = Standard_False;
  81   }
  82
  83   // The set of processed structures (reflected to ray-tracing)
  84   // This set is used to remove out-of-date records from the
  85   // hash map of structures
  86   std::set<const OpenGl_Structure*> anElements;
  87
  88   // Set of all currently visible and "raytracable" primitive arrays.
  89   std::set<Standard_Size> anArrayIDs;
  90
  91   const OpenGl_LayerList& aList = myView->LayerList();
  92
  93   for (OpenGl_SequenceOfLayers::Iterator anLayerIt (aList.Layers()); anLayerIt.More(); anLayerIt.Next())
  94   {
  95     const OpenGl_PriorityList& aPriorityList = anLayerIt.Value().PriorityList();
  96
  97     if (aPriorityList.NbStructures() == 0)
  98       continue;
  99
 100     const OpenGl_ArrayOfStructure& aStructArray = aPriorityList.ArrayOfStructures();
 101
 102     for (Standard_Integer anIndex = 0; anIndex < aStructArray.Length(); ++anIndex)
 103     {
 104       OpenGl_SequenceOfStructure::Iterator aStructIt;
 105
 106       for (aStructIt.Init (aStructArray (anIndex)); aStructIt.More(); aStructIt.Next())
 107       {
 108         const OpenGl_Structure* aStructure = aStructIt.Value();
 109
 110         if (theMode == OpenGl_GUM_CHECK)
 111         {
 112           if (CheckRaytraceStructure (aStructure))
 113           {
 114             return UpdateRaytraceGeometry (OpenGl_GUM_PREPARE);
 115           }
 116         }
 117         else if (theMode == OpenGl_GUM_PREPARE)
 118         {
 119           if (!aStructure->IsRaytracable()
 120            || !aStructure->IsVisible())
 121             continue;
 122
 123           for (OpenGl_Structure::GroupIterator aGroupIter (aStructure->DrawGroups()); aGroupIter.More(); aGroupIter.Next())
 124           {
 125             // OpenGL elements from group (extract primitives arrays)
 126             for (const OpenGl_ElementNode* aNode = aGroupIter.Value()->FirstNode(); aNode != NULL; aNode = aNode->next)
 127             {
 128               OpenGl_PrimitiveArray* aPrimArray = dynamic_cast<OpenGl_PrimitiveArray*> (aNode->elem);
 129
 130               if (aPrimArray != NULL)
 131               {
 132                 // Collect all primitive arrays in scene.
 133                 anArrayIDs.insert (aPrimArray->GetUID());
 134               }
 135             }
 136           }
 137         }
 138         else if (theMode == OpenGl_GUM_UPDATE)
 139         {
 140           if (!aStructure->IsRaytracable())
 141             continue;
 142
 143           AddRaytraceStructure (aStructure, anElements);
 144         }
 145       }
 146     }
 147   }
 148
 149   if (theMode == OpenGl_GUM_PREPARE)
 150   {
 151     BVH_ObjectSet<Standard_ShortReal, 4>::BVH_ObjectList anUnchangedObjects;
 152
 153     // Leave only unchanged objects in myRaytraceGeometry so only their transforms and materials will be updated
 154     // Objects which not in myArrayToTrianglesMap will be built from scratch.
 155     for (Standard_Integer anObjectIdx = 0; anObjectIdx < myRaytraceGeometry.Objects().Size(); ++anObjectIdx)
 156     {
 157       OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = dynamic_cast<OpenGl_TriangleSet*> (
 158         myRaytraceGeometry.Objects().ChangeValue (anObjectIdx).operator->());
 159
 160       // If primitive array of object not in "anArrays" set then it was hided or deleted.
 161       // If primitive array present in "anArrays" set but we don't have associated object yet, then
 162       // the object is new and still has to be built.
 163       if ((aTriangleSet != NULL) && ((anArrayIDs.find (aTriangleSet->AssociatedPArrayID())) != anArrayIDs.end()))
 164       {
 165         anUnchangedObjects.Append (myRaytraceGeometry.Objects().Value (anObjectIdx));
 166
 167         myArrayToTrianglesMap[aTriangleSet->AssociatedPArrayID()] = aTriangleSet;
 168       }
 169     }
 170
 171     myRaytraceGeometry.Objects() = anUnchangedObjects;
 172
 173     return UpdateRaytraceGeometry (OpenGl_GUM_UPDATE);
 174   }
 175
 176   if (theMode == OpenGl_GUM_UPDATE)
 177   {
 178     // Actualize the hash map of structures -- remove out-of-date records
 179     std::map<const OpenGl_Structure*, Standard_Size>::iterator anIter = myStructureStates.begin();
 180
 181     while (anIter != myStructureStates.end())
 182     {
 183       if (anElements.find (anIter->first) == anElements.end())
 184       {
 185         myStructureStates.erase (anIter++);
 186       }
 187       else
 188       {
 189         ++anIter;
 190       }
 191     }
 192
 193     // Actualize OpenGL layer list state
 194     myLayersModificationStatus = myView->LayerList().ModificationState();
 195
 196     // Rebuild bottom-level and high-level BVHs
 197     myRaytraceGeometry.ProcessAcceleration();
 198
 199     const Standard_ShortReal aMinRadius = Max (fabs (myRaytraceGeometry.Box().CornerMin().x()), Max (
 200       fabs (myRaytraceGeometry.Box().CornerMin().y()), fabs (myRaytraceGeometry.Box().CornerMin().z())));
 201     const Standard_ShortReal aMaxRadius = Max (fabs (myRaytraceGeometry.Box().CornerMax().x()), Max (
 202       fabs (myRaytraceGeometry.Box().CornerMax().y()), fabs (myRaytraceGeometry.Box().CornerMax().z())));
 203
 204     myRaytraceSceneRadius = 2.f /* scale factor */ * Max (aMinRadius, aMaxRadius);
 205
 206     const BVH_Vec4f aSize = myRaytraceGeometry.Box().Size();
 207
 208     myRaytraceSceneEpsilon = Max (1e-6f, 1e-4f * sqrtf (
 209       aSize.x() * aSize.x() + aSize.y() * aSize.y() + aSize.z() * aSize.z()));
 210
 211     return UploadRaytraceData();
 212   }
 213
 214   return Standard_True;
 215 }
 216
 217 // =======================================================================
 218 // function : CheckRaytraceStructure
 219 // purpose  :  Checks to see if the structure is modified
 220 // =======================================================================
 221 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::CheckRaytraceStructure (const OpenGl_Structure* theStructure)
 222 {
 223   if (!theStructure->IsRaytracable())
 224   {
 225     // Checks to see if all ray-tracable elements were
 226     // removed from the structure
 227     if (theStructure->ModificationState() > 0)
 228     {
 229       theStructure->ResetModificationState();
 230       return Standard_True;
 231     }
 232
 233     return Standard_False;
 234   }
 235
 236   std::map<const OpenGl_Structure*, Standard_Size>::iterator aStructState = myStructureStates.find (theStructure);
 237
 238   if (aStructState != myStructureStates.end())
 239     return aStructState->second != theStructure->ModificationState();
 240
 241   return Standard_True;
 242 }
 243
 244 // =======================================================================
 245 // function : CreateMaterial
 246 // purpose  : Creates ray-tracing material properties
 247 // =======================================================================
 248 void CreateMaterial (const OPENGL_SURF_PROP& theProp, OpenGl_RaytraceMaterial& theMaterial)
 249 {
 250   const float* aSrcAmb = theProp.isphysic ? theProp.ambcol.rgb : theProp.matcol.rgb;
 251   theMaterial.Ambient = BVH_Vec4f (aSrcAmb[0] * theProp.amb,
 252                                    aSrcAmb[1] * theProp.amb,
 253                                    aSrcAmb[2] * theProp.amb,
 254                                    1.0f);
 255
 256   const float* aSrcDif = theProp.isphysic ? theProp.difcol.rgb : theProp.matcol.rgb;
 257   theMaterial.Diffuse = BVH_Vec4f (aSrcDif[0] * theProp.diff,
 258                                    aSrcDif[1] * theProp.diff,
 259                                    aSrcDif[2] * theProp.diff,
 260                                    1.0f);
 261
 262   const float aDefSpecCol[4] = {1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f};
 263   const float* aSrcSpe = theProp.isphysic ? theProp.speccol.rgb : aDefSpecCol;
 264   theMaterial.Specular = BVH_Vec4f (aSrcSpe[0] * theProp.spec,
 265                                     aSrcSpe[1] * theProp.spec,
 266                                     aSrcSpe[2] * theProp.spec,
 267                                     theProp.shine);
 268
 269   const float* aSrcEms = theProp.isphysic ? theProp.emscol.rgb : theProp.matcol.rgb;
 270   theMaterial.Emission = BVH_Vec4f (aSrcEms[0] * theProp.emsv,
 271                                     aSrcEms[1] * theProp.emsv,
 272                                     aSrcEms[2] * theProp.emsv,
 273                                     1.0f);
 274
 275   // Note: Here we use sub-linear transparency function
 276   // to produce realistic-looking transparency effect
 277   theMaterial.Transparency = BVH_Vec4f (powf (theProp.trans, 0.75f),
 278                                         1.f - theProp.trans,
 279                                         theProp.index == 0 ? 1.f : theProp.index,
 280                                         theProp.index == 0 ? 1.f : 1.f / theProp.index);
 281
 282   const float aMaxRefl = Max (theMaterial.Diffuse.x() + theMaterial.Specular.x(),
 283                          Max (theMaterial.Diffuse.y() + theMaterial.Specular.y(),
 284                               theMaterial.Diffuse.z() + theMaterial.Specular.z()));
 285
 286   const float aReflectionScale = 0.75f / aMaxRefl;
 287
 288   theMaterial.Reflection = BVH_Vec4f (theProp.speccol.rgb[0] * theProp.spec * aReflectionScale,
 289                                       theProp.speccol.rgb[1] * theProp.spec * aReflectionScale,
 290                                       theProp.speccol.rgb[2] * theProp.spec * aReflectionScale,
 291                                       0.f);
 292 }
 293
 294 // =======================================================================
 295 // function : AddRaytraceStructure
 296 // purpose  : Adds OpenGL structure to ray-traced scene geometry
 297 // =======================================================================
 298 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::AddRaytraceStructure (const OpenGl_Structure* theStructure, std::set<const OpenGl_Structure*>& theElements)
 299 {
 300   theElements.insert (theStructure);
 301
 302   if (!theStructure->IsVisible())
 303   {
 304     myStructureStates[theStructure] = theStructure->ModificationState();
 305     return Standard_True;
 306   }
 307
 308   // Get structure material
 309   Standard_Integer aStructMatID = -1;
 310
 311   if (theStructure->AspectFace() != NULL)
 312   {
 313     aStructMatID = static_cast<Standard_Integer> (myRaytraceGeometry.Materials.size());
 314
 315     OpenGl_RaytraceMaterial aStructMaterial;
 316     CreateMaterial (theStructure->AspectFace()->IntFront(), aStructMaterial);
 317
 318     myRaytraceGeometry.Materials.push_back (aStructMaterial);
 319   }
 320
 321   Standard_ShortReal  aStructTransformArr[16];
 322   Standard_ShortReal* aStructTransform = NULL;
 323   if (theStructure->Transformation()->mat != NULL)
 324   {
 325     aStructTransform = aStructTransformArr;
 326     for (Standard_Integer i = 0; i < 4; ++i)
 327     {
 328       for (Standard_Integer j = 0; j < 4; ++j)
 329       {
 330         aStructTransform[j * 4 + i] = theStructure->Transformation()->mat[i][j];
 331       }
 332     }
 333   }
 334
 335   AddRaytraceGroups (theStructure, aStructMatID, aStructTransform);
 336
 337   // Process all connected OpenGL structures
 338   for (OpenGl_ListOfStructure::Iterator anIts (theStructure->ConnectedStructures()); anIts.More(); anIts.Next())
 339   {
 340     if (anIts.Value()->IsRaytracable())
 341       AddRaytraceGroups (anIts.Value(), aStructMatID, aStructTransform);
 342   }
 343
 344   myStructureStates[theStructure] = theStructure->ModificationState();
 345   return Standard_True;
 346 }
 347
 348 // =======================================================================
 349 // function : AddRaytraceGroups
 350 // purpose  : Adds OpenGL groups to ray-traced scene geometry
 351 // =======================================================================
 352 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::AddRaytraceGroups (const OpenGl_Structure*   theStructure,
 353                                                       const Standard_Integer    theStructMatId,
 354                                                       const Standard_ShortReal* theTransform)
 355 {
 356   for (OpenGl_Structure::GroupIterator aGroupIter (theStructure->DrawGroups()); aGroupIter.More(); aGroupIter.Next())
 357   {
 358     // Get group material
 359     Standard_Integer aGroupMatID = -1;
 360     if (aGroupIter.Value()->AspectFace() != NULL)
 361     {
 362       aGroupMatID = static_cast<Standard_Integer> (myRaytraceGeometry.Materials.size());
 363
 364       OpenGl_RaytraceMaterial aGroupMaterial;
 365       CreateMaterial (aGroupIter.Value()->AspectFace()->IntFront(), aGroupMaterial);
 366
 367       myRaytraceGeometry.Materials.push_back (aGroupMaterial);
 368     }
 369
 370     Standard_Integer aMatID = aGroupMatID < 0 ? theStructMatId : aGroupMatID;
 371
 372     if (aMatID < 0)
 373     {
 374       aMatID = static_cast<Standard_Integer> (myRaytraceGeometry.Materials.size());
 375
 376       myRaytraceGeometry.Materials.push_back (OpenGl_RaytraceMaterial());
 377     }
 378
 379     // Add OpenGL elements from group (extract primitives arrays and aspects)
 380     for (const OpenGl_ElementNode* aNode = aGroupIter.Value()->FirstNode(); aNode != NULL; aNode = aNode->next)
 381     {
 382       OpenGl_AspectFace* anAspect = dynamic_cast<OpenGl_AspectFace*> (aNode->elem);
 383       if (anAspect != NULL)
 384       {
 385         aMatID = static_cast<Standard_Integer> (myRaytraceGeometry.Materials.size());
 386
 387         OpenGl_RaytraceMaterial aMaterial;
 388         CreateMaterial (anAspect->IntFront(), aMaterial);
 389
 390         myRaytraceGeometry.Materials.push_back (aMaterial);
 391       }
 392       else
 393       {
 394         OpenGl_PrimitiveArray* aPrimArray = dynamic_cast<OpenGl_PrimitiveArray*> (aNode->elem);
 395
 396         if (aPrimArray != NULL)
 397         {
 398           std::map<Standard_Size, OpenGl_TriangleSet*>::iterator aSetIter = myArrayToTrianglesMap.find (aPrimArray->GetUID());
 399
 400           if (aSetIter != myArrayToTrianglesMap.end())
 401           {
 402             OpenGl_TriangleSet* aSet = aSetIter->second;
 403
 404             BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>* aTransform = new BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>();
 405
 406             if (theTransform != NULL)
 407             {
 408               aTransform->SetTransform (*(reinterpret_cast<const BVH_Mat4f*> (theTransform)));
 409             }
 410
 411             aSet->SetProperties (aTransform);
 412
 413             if (aSet->MaterialIndex() != OpenGl_TriangleSet::INVALID_MATERIAL && aSet->MaterialIndex() != aMatID )
 414             {
 415               aSet->SetMaterialIndex (aMatID);
 416             }
 417           }
 418           else
 419           {
 420             NCollection_Handle<BVH_Object<Standard_ShortReal, 4> > aSet =
 421               AddRaytracePrimitiveArray (aPrimArray, aMatID, 0);
 422
 423             if (!aSet.IsNull())
 424             {
 425               BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>* aTransform = new BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>;
 426
 427               if (theTransform != NULL)
 428               {
 429                 aTransform->SetTransform (*(reinterpret_cast<const BVH_Mat4f*> (theTransform)));
 430               }
 431
 432               aSet->SetProperties (aTransform);
 433
 434               myRaytraceGeometry.Objects().Append (aSet);
 435             }
 436           }
 437         }
 438       }
 439     }
 440   }
 441
 442   return Standard_True;
 443 }
 444
 445 // =======================================================================
 446 // function : AddRaytracePrimitiveArray
 447 // purpose  : Adds OpenGL primitive array to ray-traced scene geometry
 448 // =======================================================================
 449 OpenGl_TriangleSet* OpenGl_Workspace::AddRaytracePrimitiveArray (const OpenGl_PrimitiveArray* theArray,
 450                                                                  Standard_Integer             theMatID,
 451                                                                  const Standard_ShortReal*    theTransform)
 452 {
 453   const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& anIndices = theArray->Indices();
 454   const Handle(Graphic3d_Buffer)&      anAttribs = theArray->Attributes();
 455   const Handle(Graphic3d_BoundBuffer)& aBounds   = theArray->Bounds();
 456   if (theArray->DrawMode() < GL_TRIANGLES
 457    || theArray->DrawMode() > GL_POLYGON
 458    || anAttribs.IsNull())
 459   {
 460     return NULL;
 461   }
 462
 463 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
 464   switch (theArray->DrawMode())
 465   {
 466     case GL_POLYGON:        std::cout << "\tAdding GL_POLYGON\n";        break;
 467     case GL_TRIANGLES:      std::cout << "\tAdding GL_TRIANGLES\n";      break;
 468     case GL_QUADS:          std::cout << "\tAdding GL_QUADS\n";          break;
 469     case GL_TRIANGLE_FAN:   std::cout << "\tAdding GL_TRIANGLE_FAN\n";   break;
 470     case GL_TRIANGLE_STRIP: std::cout << "\tAdding GL_TRIANGLE_STRIP\n"; break;
 471     case GL_QUAD_STRIP:     std::cout << "\tAdding GL_QUAD_STRIP\n";     break;
 472   }
 473 #endif
 474
 475   OpenGl_TriangleSet* aSet = new OpenGl_TriangleSet (theArray->GetUID());
 476   {
 477     aSet->Vertices.reserve (anAttribs->NbElements);
 478     aSet->Normals .reserve (anAttribs->NbElements);
 479     const size_t aVertFrom = aSet->Vertices.size();
 480     for (Standard_Integer anAttribIter = 0; anAttribIter < anAttribs->NbAttributes; ++anAttribIter)
 481     {
 482       const Graphic3d_Attribute& anAttrib = anAttribs->Attribute       (anAttribIter);
 483       const size_t               anOffset = anAttribs->AttributeOffset (anAttribIter);
 484       if (anAttrib.Id == Graphic3d_TOA_POS)
 485       {
 486         if (anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC3
 487          || anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC4)
 488         {
 489           for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
 490           {
 491             const Graphic3d_Vec3& aVert = *reinterpret_cast<const Graphic3d_Vec3* >(anAttribs->value (aVertIter) + anOffset);
 492             aSet->Vertices.push_back (BVH_Vec4f (aVert.x(), aVert.y(), aVert.z(), 1.0f));
 493           }
 494         }
 495         else if (anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC2)
 496         {
 497           for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
 498           {
 499             const Graphic3d_Vec2& aVert = *reinterpret_cast<const Graphic3d_Vec2* >(anAttribs->value (aVertIter) + anOffset);
 500             aSet->Vertices.push_back (BVH_Vec4f (aVert.x(), aVert.y(), 0.0f, 1.0f));
 501           }
 502         }
 503       }
 504       else if (anAttrib.Id == Graphic3d_TOA_NORM)
 505       {
 506         if (anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC3
 507          || anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC4)
 508         {
 509           for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
 510           {
 511             const Graphic3d_Vec3& aNorm = *reinterpret_cast<const Graphic3d_Vec3* >(anAttribs->value (aVertIter) + anOffset);
 512             aSet->Normals.push_back (BVH_Vec4f (aNorm.x(), aNorm.y(), aNorm.z(), 0.0f));
 513           }
 514         }
 515       }
 516     }
 517
 518     if (aSet->Normals.size() != aSet->Vertices.size())
 519     {
 520       for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
 521       {
 522         aSet->Normals.push_back (BVH_Vec4f());
 523       }
 524     }
 525
 526     if (theTransform)
 527     {
 528       for (size_t aVertIter = aVertFrom; aVertIter < aSet->Vertices.size(); ++aVertIter)
 529       {
 530         BVH_Vec4f& aVertex = aSet->Vertices[aVertIter];
 531         aVertex = MatVecMult (theTransform, aVertex);
 532       }
 533       for (size_t aVertIter = aVertFrom; aVertIter < aSet->Normals.size(); ++aVertIter)
 534       {
 535         BVH_Vec4f& aNorm = aSet->Normals[aVertIter];
 536         aNorm = MatVecMult (theTransform, aNorm);
 537       }
 538     }
 539
 540     if (!aBounds.IsNull())
 541     {
 542   #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
 543       std::cout << "\tNumber of bounds = " << aBounds->NbBounds << std::endl;
 544   #endif
 545
 546       Standard_Integer aBoundStart = 0;
 547       for (Standard_Integer aBound = 0; aBound < aBounds->NbBounds; ++aBound)
 548       {
 549         const Standard_Integer aVertNum = aBounds->Bounds[aBound];
 550
 551   #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
 552         std::cout << "\tAdding indices from bound " << aBound << ": " <<
 553                                       aBoundStart << " .. " << aVertNum << std::endl;
 554   #endif
 555
 556         if (!AddRaytraceVertexIndices (*aSet, *theArray, aBoundStart, aVertNum, theMatID))
 557         {
 558           delete aSet;
 559           return NULL;
 560         }
 561
 562         aBoundStart += aVertNum;
 563       }
 564     }
 565     else
 566     {
 567       const Standard_Integer aVertNum = !anIndices.IsNull() ? anIndices->NbElements : anAttribs->NbElements;
 568
 569   #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
 570         std::cout << "\tAdding indices from array: " << aVertNum << std::endl;
 571   #endif
 572
 573       if (!AddRaytraceVertexIndices (*aSet, *theArray, 0, aVertNum, theMatID))
 574       {
 575         delete aSet;
 576         return NULL;
 577       }
 578     }
 579   }
 580
 581   if (aSet->Size() != 0)
 582     aSet->MarkDirty();
 583
 584   return aSet;
 585 }
 586
 587 // =======================================================================
 588 // function : AddRaytraceVertexIndices
 589 // purpose  : Adds vertex indices to ray-traced scene geometry
 590 // =======================================================================
 591 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::AddRaytraceVertexIndices (OpenGl_TriangleSet&          theSet,
 592                                                              const OpenGl_PrimitiveArray& theArray,
 593                                                              Standard_Integer             theOffset,
 594                                                              Standard_Integer             theCount,
 595                                                              Standard_Integer             theMatID)
 596 {
 597   switch (theArray.DrawMode())
 598   {
 599     case GL_TRIANGLES:      return AddRaytraceTriangleArray        (theSet, theArray.Indices(), theOffset, theCount, theMatID);
 600     case GL_QUADS:          return AddRaytraceQuadrangleArray      (theSet, theArray.Indices(), theOffset, theCount, theMatID);
 601     case GL_TRIANGLE_FAN:   return AddRaytraceTriangleFanArray     (theSet, theArray.Indices(), theOffset, theCount, theMatID);
 602     case GL_TRIANGLE_STRIP: return AddRaytraceTriangleStripArray   (theSet, theArray.Indices(), theOffset, theCount, theMatID);
 603     case GL_QUAD_STRIP:     return AddRaytraceQuadrangleStripArray (theSet, theArray.Indices(), theOffset, theCount, theMatID);
 604     case GL_POLYGON:        return AddRaytracePolygonArray         (theSet, theArray.Indices(), theOffset, theCount, theMatID);
 605   }
 606   return Standard_False;
 607 }
 608
 609 // =======================================================================
 610 // function : AddRaytraceTriangleArray
 611 // purpose  : Adds OpenGL triangle array to ray-traced scene geometry
 612 // =======================================================================
 613 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::AddRaytraceTriangleArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
 614                                                              const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices,
 615                                                              Standard_Integer                     theOffset,
 616                                                              Standard_Integer                     theCount,
 617                                                              Standard_Integer                     theMatID)
 618 {
 619   if (theCount < 3)
 620     return Standard_True;
 621
 622   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount / 3);
 623
 624   if (!theIndices.IsNull())
 625   {
 626     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; aVert += 3)
 627     {
 628       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 0),
 629                                             theIndices->Index (aVert + 1),
 630                                             theIndices->Index (aVert + 2),
 631                                             theMatID));
 632     }
 633   }
 634   else
 635   {
 636     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; aVert += 3)
 637     {
 638       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 0, aVert + 1, aVert + 2,
 639                                             theMatID));
 640     }
 641   }
 642
 643   return Standard_True;
 644 }
 645
 646 // =======================================================================
 647 // function : AddRaytraceTriangleFanArray
 648 // purpose  : Adds OpenGL triangle fan array to ray-traced scene geometry
 649 // =======================================================================
 650 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::AddRaytraceTriangleFanArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
 651                                                                 const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices,
 652                                                                 Standard_Integer                     theOffset,
 653                                                                 Standard_Integer                     theCount,
 654                                                                 Standard_Integer                     theMatID)
 655 {
 656   if (theCount < 3)
 657     return Standard_True;
 658
 659   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount - 2);
 660
 661   if (!theIndices.IsNull())
 662   {
 663     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert)
 664     {
 665       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (theOffset),
 666                                             theIndices->Index (aVert + 1),
 667                                             theIndices->Index (aVert + 2),
 668                                             theMatID));
 669     }
 670   }
 671   else
 672   {
 673     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert)
 674     {
 675       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theOffset,
 676                                             aVert + 1,
 677                                             aVert + 2,
 678                                             theMatID));
 679     }
 680   }
 681
 682   return Standard_True;
 683 }
 684
 685 // =======================================================================
 686 // function : AddRaytraceTriangleStripArray
 687 // purpose  : Adds OpenGL triangle strip array to ray-traced scene geometry
 688 // =======================================================================
 689 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::AddRaytraceTriangleStripArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
 690                                                                   const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices,
 691                                                                   Standard_Integer                     theOffset,
 692                                                                   Standard_Integer                     theCount,
 693                                                                   Standard_Integer                     theMatID)
 694 {
 695   if (theCount < 3)
 696     return Standard_True;
 697
 698   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount - 2);
 699
 700   if (!theIndices.IsNull())
 701   {
 702     for (Standard_Integer aVert = theOffset, aCW = 0; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert, aCW = (aCW + 1) % 2)
 703     {
 704       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + aCW ? 1 : 0),
 705                                             theIndices->Index (aVert + aCW ? 0 : 1),
 706                                             theIndices->Index (aVert + 2),
 707                                             theMatID));
 708     }
 709   }
 710   else
 711   {
 712     for (Standard_Integer aVert = theOffset, aCW = 0; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert, aCW = (aCW + 1) % 2)
 713     {
 714       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + aCW ? 1 : 0,
 715                                             aVert + aCW ? 0 : 1,
 716                                             aVert + 2,
 717                                             theMatID));
 718     }
 719   }
 720
 721   return Standard_True;
 722 }
 723
 724 // =======================================================================
 725 // function : AddRaytraceQuadrangleArray
 726 // purpose  : Adds OpenGL quad array to ray-traced scene geometry
 727 // =======================================================================
 728 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::AddRaytraceQuadrangleArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
 729                                                                const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices,
 730                                                                Standard_Integer                     theOffset,
 731                                                                Standard_Integer                     theCount,
 732                                                                Standard_Integer                     theMatID)
 733 {
 734   if (theCount < 4)
 735     return Standard_True;
 736
 737   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount / 2);
 738
 739   if (!theIndices.IsNull())
 740   {
 741     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 3; aVert += 4)
 742     {
 743       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 0),
 744                                             theIndices->Index (aVert + 1),
 745                                             theIndices->Index (aVert + 2),
 746                                             theMatID));
 747       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 0),
 748                                             theIndices->Index (aVert + 2),
 749                                             theIndices->Index (aVert + 3),
 750                                             theMatID));
 751     }
 752   }
 753   else
 754   {
 755     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 3; aVert += 4)
 756     {
 757       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 0, aVert + 1, aVert + 2,
 758                                             theMatID));
 759       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 0, aVert + 2, aVert + 3,
 760                                             theMatID));
 761     }
 762   }
 763
 764   return Standard_True;
 765 }
 766
 767 // =======================================================================
 768 // function : AddRaytraceQuadrangleStripArray
 769 // purpose  : Adds OpenGL quad strip array to ray-traced scene geometry
 770 // =======================================================================
 771 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::AddRaytraceQuadrangleStripArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
 772                                                                     const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices,
 773                                                                     Standard_Integer                     theOffset,
 774                                                                     Standard_Integer                     theCount,
 775                                                                     Standard_Integer                     theMatID)
 776 {
 777   if (theCount < 4)
 778     return Standard_True;
 779
 780   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + 2 * theCount - 6);
 781
 782   if (!theIndices.IsNull())
 783   {
 784     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 3; aVert += 2)
 785     {
 786       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 0),
 787                                             theIndices->Index (aVert + 1),
 788                                             theIndices->Index (aVert + 2),
 789                                             theMatID));
 790
 791       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 1),
 792                                             theIndices->Index (aVert + 3),
 793                                             theIndices->Index (aVert + 2),
 794                                             theMatID));
 795     }
 796   }
 797   else
 798   {
 799     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 3; aVert += 2)
 800     {
 801       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 0,
 802                                             aVert + 1,
 803                                             aVert + 2,
 804                                             theMatID));
 805
 806       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 1,
 807                                             aVert + 3,
 808                                             aVert + 2,
 809                                             theMatID));
 810     }
 811   }
 812
 813   return Standard_True;
 814 }
 815
 816 // =======================================================================
 817 // function : AddRaytracePolygonArray
 818 // purpose  : Adds OpenGL polygon array to ray-traced scene geometry
 819 // =======================================================================
 820 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::AddRaytracePolygonArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
 821                                                             const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices,
 822                                                             Standard_Integer                     theOffset,
 823                                                             Standard_Integer                     theCount,
 824                                                             Standard_Integer                     theMatID)
 825 {
 826   if (theCount < 3)
 827     return Standard_True;
 828
 829   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount - 2);
 830
 831   if (!theIndices.IsNull())
 832   {
 833     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert)
 834     {
 835       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (theOffset),
 836                                             theIndices->Index (aVert + 1),
 837                                             theIndices->Index (aVert + 2),
 838                                             theMatID));
 839     }
 840   }
 841   else
 842   {
 843     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert)
 844     {
 845       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theOffset,
 846                                             aVert + 1,
 847                                             aVert + 2,
 848                                             theMatID));
 849     }
 850   }
 851
 852   return Standard_True;
 853 }
 854
 855 // =======================================================================
 856 // function : UpdateRaytraceLightSources
 857 // purpose  : Updates 3D scene light sources for ray-tracing
 858 // =======================================================================
 859 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::UpdateRaytraceLightSources (const GLdouble theInvModelView[16])
 860 {
 861   myRaytraceGeometry.Sources.clear();
 862
 863   myRaytraceGeometry.Ambient = BVH_Vec4f (0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);
 864
 865   for (OpenGl_ListOfLight::Iterator anItl (myView->LightList()); anItl.More(); anItl.Next())
 866   {
 867     const OpenGl_Light& aLight = anItl.Value();
 868
 869     if (aLight.Type == Visual3d_TOLS_AMBIENT)
 870     {
 871       myRaytraceGeometry.Ambient += BVH_Vec4f (aLight.Color.r(),
 872                                                aLight.Color.g(),
 873                                                aLight.Color.b(),
 874                                                0.0f);
 875       continue;
 876     }
 877
 878     BVH_Vec4f aDiffuse  (aLight.Color.r(),
 879                          aLight.Color.g(),
 880                          aLight.Color.b(),
 881                          1.0f);
 882
 883     BVH_Vec4f aPosition (-aLight.Direction.x(),
 884                          -aLight.Direction.y(),
 885                          -aLight.Direction.z(),
 886                          0.0f);
 887
 888     if (aLight.Type != Visual3d_TOLS_DIRECTIONAL)
 889     {
 890       aPosition = BVH_Vec4f (aLight.Position.x(),
 891                              aLight.Position.y(),
 892                              aLight.Position.z(),
 893                              1.0f);
 894     }
 895
 896     if (aLight.IsHeadlight)
 897       aPosition = MatVecMult (theInvModelView, aPosition);
 898
 899
 900     myRaytraceGeometry.Sources.push_back (OpenGl_RaytraceLight (aDiffuse, aPosition));
 901   }
 902
 903   if (myRaytraceLightSrcTexture.IsNull())  // create light source buffer
 904   {
 905     myRaytraceLightSrcTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
 906
 907     if (!myRaytraceLightSrcTexture->Create (myGlContext))
 908     {
 909 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
 910       std::cout << "Error: Failed to create light source buffer" << std::endl;
 911 #endif
 912       return Standard_False;
 913     }
 914   }
 915
 916   if (myRaytraceGeometry.Sources.size() != 0)
 917   {
 918     const GLfloat* aDataPtr = myRaytraceGeometry.Sources.front().Packed();
 919     if (!myRaytraceLightSrcTexture->Init (myGlContext, 4, GLsizei (myRaytraceGeometry.Sources.size() * 2), aDataPtr))
 920     {
 921 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
 922       std::cout << "Error: Failed to upload light source buffer" << std::endl;
 923 #endif
 924       return Standard_False;
 925     }
 926   }
 927
 928   return Standard_True;
 929 }
 930
 931 // =======================================================================
 932 // function : UpdateRaytraceEnvironmentMap
 933 // purpose  : Updates environment map for ray-tracing
 934 // =======================================================================
 935 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::UpdateRaytraceEnvironmentMap()
 936 {
 937   if (myView.IsNull())
 938     return Standard_False;
 939
 940   if (myViewModificationStatus == myView->ModificationState())
 941     return Standard_True;
 942
 943   for (Standard_Integer anIdx = 0; anIdx < 2; ++anIdx)
 944   {
 945     const Handle(OpenGl_ShaderProgram)& aProgram =
 946       anIdx == 0 ? myRaytraceProgram : myPostFSAAProgram;
 947
 948     if (!aProgram.IsNull())
 949     {
 950       myGlContext->BindProgram (aProgram);
 951
 952       if (!myView->TextureEnv().IsNull() && myView->SurfaceDetail() != Visual3d_TOD_NONE)
 953       {
 954         myView->TextureEnv()->Bind (
 955           myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_EnvironmentMapTexture);
 956
 957         aProgram->SetUniform (myGlContext,
 958           myUniformLocations[anIdx][OpenGl_RT_uEnvironmentEnable], 1);
 959       }
 960       else
 961       {
 962         aProgram->SetUniform (myGlContext,
 963           myUniformLocations[anIdx][OpenGl_RT_uEnvironmentEnable], 0);
 964       }
 965     }
 966   }
 967
 968   myGlContext->BindProgram (NULL);
 969   myViewModificationStatus = myView->ModificationState();
 970   return Standard_True;
 971 }
 972
 973 // =======================================================================
 974 // function : Source
 975 // purpose  : Returns shader source combined with prefix
 976 // =======================================================================
 977 TCollection_AsciiString OpenGl_Workspace::ShaderSource::Source() const
 978 {
 979   static const TCollection_AsciiString aVersion = "#version 140";
 980
 981   if (myPrefix.IsEmpty())
 982   {
 983     return aVersion + "\n" + mySource;
 984   }
 985
 986   return aVersion + "\n" + myPrefix + "\n" + mySource;
 987 }
 988
 989 // =======================================================================
 990 // function : Load
 991 // purpose  : Loads shader source from specified files
 992 // =======================================================================
 993 void OpenGl_Workspace::ShaderSource::Load (
 994   const TCollection_AsciiString* theFileNames, const Standard_Integer theCount)
 995 {
 996   mySource.Clear();
 997
 998   for (Standard_Integer anIndex = 0; anIndex < theCount; ++anIndex)
 999   {
1000     OSD_File aFile (theFileNames[anIndex]);
1001
1002     Standard_ASSERT_RETURN (aFile.Exists(),
1003       "Error: Failed to find shader source file", /* none */);
1004
1005     aFile.Open (OSD_ReadOnly, OSD_Protection());
1006
1007     TCollection_AsciiString aSource;
1008
1009     Standard_ASSERT_RETURN (aFile.IsOpen(),
1010       "Error: Failed to open shader source file", /* none */);
1011
1012     aFile.Read (aSource, (Standard_Integer) aFile.Size());
1013
1014     if (!aSource.IsEmpty())
1015     {
1016       mySource += TCollection_AsciiString ("\n") + aSource;
1017     }
1018
1019     aFile.Close();
1020   }
1021 }
1022
1023 // =======================================================================
1024 // function : LoadShader
1025 // purpose  : Creates new shader object with specified source
1026 // =======================================================================
1027 Handle(OpenGl_ShaderObject) OpenGl_Workspace::LoadShader (const ShaderSource& theSource, GLenum theType)
1028 {
1029   Handle(OpenGl_ShaderObject) aShader = new OpenGl_ShaderObject (theType);
1030
1031   if (!aShader->Create (myGlContext))
1032   {
1033     const TCollection_ExtendedString aMessage = "Error: Failed to create shader object";
1034
1035     myGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION_ARB,
1036       GL_DEBUG_TYPE_ERROR_ARB, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH_ARB, aMessage);
1037
1038     aShader->Release (myGlContext.operator->());
1039
1040     return Handle(OpenGl_ShaderObject)();
1041   }
1042
1043   if (!aShader->LoadSource (myGlContext, theSource.Source()))
1044   {
1045     const TCollection_ExtendedString aMessage = "Error: Failed to set shader source";
1046
1047     myGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION_ARB,
1048       GL_DEBUG_TYPE_ERROR_ARB, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH_ARB, aMessage);
1049
1050     aShader->Release (myGlContext.operator->());
1051
1052     return Handle(OpenGl_ShaderObject)();
1053   }
1054
1055   TCollection_AsciiString aBuildLog;
1056
1057   if (!aShader->Compile (myGlContext))
1058   {
1059     if (aShader->FetchInfoLog (myGlContext, aBuildLog))
1060     {
1061       const TCollection_ExtendedString aMessage =
1062         TCollection_ExtendedString ("Error: Failed to compile shader object:\n") + aBuildLog;
1063
1064 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1065       std::cout << aBuildLog << std::endl;
1066 #endif
1067
1068       myGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION_ARB,
1069         GL_DEBUG_TYPE_ERROR_ARB, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH_ARB, aMessage);
1070     }
1071
1072     aShader->Release (myGlContext.operator->());
1073
1074     return Handle(OpenGl_ShaderObject)();
1075   }
1076
1077 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1078   if (aShader->FetchInfoLog (myGlContext, aBuildLog))
1079   {
1080     if (!aBuildLog.IsEmpty())
1081     {
1082       std::cout << aBuildLog << std::endl;
1083     }
1084     else
1085     {
1086       std::cout << "Info: shader build log is empty" << std::endl;
1087     }
1088   }
1089 #endif
1090
1091   return aShader;
1092 }
1093
1094 // =======================================================================
1095 // function : SafeFailBack
1096 // purpose  : Performs safe exit when shaders initialization fails
1097 // =======================================================================
1098 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::SafeFailBack (const TCollection_ExtendedString& theMessage)
1099 {
1100   myGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION_ARB,
1101     GL_DEBUG_TYPE_ERROR_ARB, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH_ARB, theMessage);
1102
1103   myComputeInitStatus = OpenGl_RT_FAIL;
1104
1105   ReleaseRaytraceResources();
1106
1107   return Standard_False;
1108 }
1109
1110 // =======================================================================
1111 // function : InitRaytraceResources
1112 // purpose  : Initializes OpenGL/GLSL shader programs
1113 // =======================================================================
1114 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::InitRaytraceResources (const Graphic3d_CView& theCView)
1115 {
1116   Standard_Boolean aToRebuildShaders = Standard_False;
1117
1118   if (myComputeInitStatus == OpenGl_RT_INIT)
1119   {
1120     if (!myIsRaytraceDataValid)
1121       return Standard_True;
1122
1123     const Standard_Integer aRequiredStackSize =
1124       myRaytraceGeometry.HighLevelTreeDepth() + myRaytraceGeometry.BottomLevelTreeDepth();
1125
1126     if (myRaytraceParameters.StackSize < aRequiredStackSize)
1127     {
1128       myRaytraceParameters.StackSize = Max (aRequiredStackSize, THE_DEFAULT_STACK_SIZE);
1129
1130       aToRebuildShaders = Standard_True;
1131     }
1132     else
1133     {
1134       if (aRequiredStackSize < myRaytraceParameters.StackSize)
1135       {
1136         if (myRaytraceParameters.StackSize > THE_DEFAULT_STACK_SIZE)
1137         {
1138           myRaytraceParameters.StackSize = Max (aRequiredStackSize, THE_DEFAULT_STACK_SIZE);
1139           aToRebuildShaders = Standard_True;
1140         }
1141       }
1142     }
1143
1144     if (theCView.RenderParams.RaytracingDepth != myRaytraceParameters.TraceDepth)
1145     {
1146       myRaytraceParameters.TraceDepth = theCView.RenderParams.RaytracingDepth;
1147       aToRebuildShaders = Standard_True;
1148     }
1149
1150     if (theCView.RenderParams.IsTransparentShadowEnabled != myRaytraceParameters.TransparentShadows)
1151     {
1152       myRaytraceParameters.TransparentShadows = theCView.RenderParams.IsTransparentShadowEnabled;
1153       aToRebuildShaders = Standard_True;
1154     }
1155
1156     if (aToRebuildShaders)
1157     {
1158 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1159       std::cout << "Info: Rebuild shaders with stack size: " << myRaytraceParameters.StackSize << std::endl;
1160 #endif
1161
1162       // Change state to force update all uniforms
1163       ++myViewModificationStatus;
1164
1165       TCollection_AsciiString aPrefixString =
1166         TCollection_AsciiString ("#define STACK_SIZE ") + TCollection_AsciiString (myRaytraceParameters.StackSize) + "\n" +
1167         TCollection_AsciiString ("#define TRACE_DEPTH ") + TCollection_AsciiString (myRaytraceParameters.TraceDepth);
1168
1169       if (myRaytraceParameters.TransparentShadows)
1170       {
1171         aPrefixString += TCollection_AsciiString ("\n#define TRANSPARENT_SHADOWS");
1172       }
1173
1174 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1175       std::cout << "GLSL prefix string:" << std::endl << aPrefixString << std::endl;
1176 #endif
1177
1178       myRaytraceShaderSource.SetPrefix (aPrefixString);
1179       myPostFSAAShaderSource.SetPrefix (aPrefixString);
1180
1181       if (!myRaytraceShader->LoadSource (myGlContext, myRaytraceShaderSource.Source())
1182        || !myPostFSAAShader->LoadSource (myGlContext, myPostFSAAShaderSource.Source()))
1183       {
1184         return Standard_False;
1185       }
1186
1187       if (!myRaytraceShader->Compile (myGlContext)
1188        || !myPostFSAAShader->Compile (myGlContext))
1189       {
1190         return Standard_False;
1191       }
1192
1193       myRaytraceProgram->SetAttributeName (myGlContext, Graphic3d_TOA_POS, "occVertex");
1194       myPostFSAAProgram->SetAttributeName (myGlContext, Graphic3d_TOA_POS, "occVertex");
1195       if (!myRaytraceProgram->Link (myGlContext)
1196        || !myPostFSAAProgram->Link (myGlContext))
1197       {
1198         return Standard_False;
1199       }
1200     }
1201   }
1202
1203   if (myComputeInitStatus == OpenGl_RT_NONE)
1204   {
1205     if (!myGlContext->IsGlGreaterEqual (3, 1))
1206     {
1207       const TCollection_ExtendedString aMessage = "Ray-tracing requires OpenGL 3.1 and higher";
1208
1209       myGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION_ARB,
1210         GL_DEBUG_TYPE_ERROR_ARB, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH_ARB, aMessage);
1211
1212       return Standard_False;
1213     }
1214
1215     myRaytraceParameters.TraceDepth = theCView.RenderParams.RaytracingDepth;
1216
1217     TCollection_AsciiString aFolder = Graphic3d_ShaderProgram::ShadersFolder();
1218
1219     if (aFolder.IsEmpty())
1220     {
1221       const TCollection_ExtendedString aMessage = "Failed to locate shaders directory";
1222
1223       myGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION_ARB,
1224         GL_DEBUG_TYPE_ERROR_ARB, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH_ARB, aMessage);
1225
1226       return Standard_False;
1227     }
1228
1229     if (myIsRaytraceDataValid)
1230     {
1231       myRaytraceParameters.StackSize = Max (THE_DEFAULT_STACK_SIZE,
1232         myRaytraceGeometry.HighLevelTreeDepth() + myRaytraceGeometry.BottomLevelTreeDepth());
1233     }
1234
1235     TCollection_AsciiString aPrefixString =
1236       TCollection_AsciiString ("#define STACK_SIZE ") + TCollection_AsciiString (myRaytraceParameters.StackSize) + "\n" +
1237       TCollection_AsciiString ("#define TRACE_DEPTH ") + TCollection_AsciiString (myRaytraceParameters.TraceDepth);
1238
1239     if (myRaytraceParameters.TransparentShadows)
1240     {
1241       aPrefixString += TCollection_AsciiString ("\n#define TRANSPARENT_SHADOWS");
1242     }
1243
1244 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1245     std::cout << "GLSL prefix string:" << std::endl << aPrefixString << std::endl;
1246 #endif
1247
1248     {
1249       Handle(OpenGl_ShaderObject) aBasicVertShader = LoadShader (
1250         ShaderSource (aFolder + "/RaytraceBase.vs"), GL_VERTEX_SHADER);
1251
1252       if (aBasicVertShader.IsNull())
1253       {
1254         return SafeFailBack ("Failed to set vertex shader source");
1255       }
1256
1257       TCollection_AsciiString aFiles[] = { aFolder + "/RaytraceBase.fs", aFolder + "/RaytraceRender.fs" };
1258
1259       myRaytraceShaderSource.Load (aFiles, 2);
1260
1261       myRaytraceShaderSource.SetPrefix (aPrefixString);
1262
1263       myRaytraceShader = LoadShader (myRaytraceShaderSource, GL_FRAGMENT_SHADER);
1264
1265       if (myRaytraceShader.IsNull())
1266       {
1267         aBasicVertShader->Release (myGlContext.operator->());
1268
1269         return SafeFailBack ("Failed to set ray-trace fragment shader source");
1270       }
1271
1272       myRaytraceProgram = new OpenGl_ShaderProgram;
1273
1274       if (!myRaytraceProgram->Create (myGlContext))
1275       {
1276         aBasicVertShader->Release (myGlContext.operator->());
1277
1278         return SafeFailBack ("Failed to create ray-trace shader program");
1279       }
1280
1281       if (!myRaytraceProgram->AttachShader (myGlContext, aBasicVertShader)
1282        || !myRaytraceProgram->AttachShader (myGlContext, myRaytraceShader))
1283       {
1284         aBasicVertShader->Release (myGlContext.operator->());
1285
1286         return SafeFailBack ("Failed to attach ray-trace shader objects");
1287       }
1288
1289       myRaytraceProgram->SetAttributeName (myGlContext, Graphic3d_TOA_POS, "occVertex");
1290       if (!myRaytraceProgram->Link (myGlContext))
1291       {
1292         TCollection_AsciiString aLinkLog;
1293
1294         if (myRaytraceProgram->FetchInfoLog (myGlContext, aLinkLog))
1295         {
1296   #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1297           std::cout << aLinkLog << std::endl;
1298   #endif
1299         }
1300
1301         return SafeFailBack ("Failed to link ray-trace shader program");
1302       }
1303     }
1304
1305     {
1306       Handle(OpenGl_ShaderObject) aBasicVertShader = LoadShader (
1307         ShaderSource (aFolder + "/RaytraceBase.vs"), GL_VERTEX_SHADER);
1308
1309       if (aBasicVertShader.IsNull())
1310       {
1311         return SafeFailBack ("Failed to set vertex shader source");
1312       }
1313
1314       TCollection_AsciiString aFiles[] = { aFolder + "/RaytraceBase.fs", aFolder + "/RaytraceSmooth.fs" };
1315
1316       myPostFSAAShaderSource.Load (aFiles, 2);
1317
1318       myPostFSAAShaderSource.SetPrefix (aPrefixString);
1319
1320       myPostFSAAShader = LoadShader (myPostFSAAShaderSource, GL_FRAGMENT_SHADER);
1321
1322       if (myPostFSAAShader.IsNull())
1323       {
1324         aBasicVertShader->Release (myGlContext.operator->());
1325
1326         return SafeFailBack ("Failed to set FSAA fragment shader source");
1327       }
1328
1329       myPostFSAAProgram = new OpenGl_ShaderProgram;
1330
1331       if (!myPostFSAAProgram->Create (myGlContext))
1332       {
1333         aBasicVertShader->Release (myGlContext.operator->());
1334
1335         return SafeFailBack ("Failed to create FSAA shader program");
1336       }
1337
1338       if (!myPostFSAAProgram->AttachShader (myGlContext, aBasicVertShader)
1339        || !myPostFSAAProgram->AttachShader (myGlContext, myPostFSAAShader))
1340       {
1341         aBasicVertShader->Release (myGlContext.operator->());
1342
1343         return SafeFailBack ("Failed to attach FSAA shader objects");
1344       }
1345
1346       myPostFSAAProgram->SetAttributeName (myGlContext, Graphic3d_TOA_POS, "occVertex");
1347       if (!myPostFSAAProgram->Link (myGlContext))
1348       {
1349         TCollection_AsciiString aLinkLog;
1350
1351         if (myPostFSAAProgram->FetchInfoLog (myGlContext, aLinkLog))
1352         {
1353   #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1354           std::cout << aLinkLog << std::endl;
1355   #endif
1356         }
1357
1358         return SafeFailBack ("Failed to link FSAA shader program");
1359       }
1360     }
1361   }
1362
1363   if (myComputeInitStatus == OpenGl_RT_NONE || aToRebuildShaders)
1364   {
1365     for (Standard_Integer anIndex = 0; anIndex < 2; ++anIndex)
1366     {
1367       Handle(OpenGl_ShaderProgram)& aShaderProgram =
1368         (anIndex == 0) ? myRaytraceProgram : myPostFSAAProgram;
1369
1370       myGlContext->BindProgram (aShaderProgram);
1371
1372       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1373         "uSceneMinPointTexture", OpenGl_RT_SceneMinPointTexture);
1374       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1375         "uSceneMaxPointTexture", OpenGl_RT_SceneMaxPointTexture);
1376       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1377         "uSceneNodeInfoTexture", OpenGl_RT_SceneNodeInfoTexture);
1378       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1379         "uObjectMinPointTexture", OpenGl_RT_ObjectMinPointTexture);
1380       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1381         "uObjectMaxPointTexture", OpenGl_RT_ObjectMaxPointTexture);
1382       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1383         "uObjectNodeInfoTexture", OpenGl_RT_ObjectNodeInfoTexture);
1384       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1385         "uGeometryVertexTexture", OpenGl_RT_GeometryVertexTexture);
1386       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1387         "uGeometryNormalTexture", OpenGl_RT_GeometryNormalTexture);
1388       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1389         "uGeometryTriangTexture", OpenGl_RT_GeometryTriangTexture);
1390       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1391         "uRaytraceMaterialTexture", OpenGl_RT_RaytraceMaterialTexture);
1392       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1393         "uRaytraceLightSrcTexture", OpenGl_RT_RaytraceLightSrcTexture);
1394       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1395         "uSceneTransformTexture", OpenGl_RT_SceneTransformTexture);
1396       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1397         "uEnvironmentMapTexture", OpenGl_RT_EnvironmentMapTexture);
1398
1399       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1400         "uOpenGlColorTexture", OpenGl_RT_OpenGlColorTexture);
1401       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1402         "uOpenGlDepthTexture", OpenGl_RT_OpenGlDepthTexture);
1403
1404       if (anIndex == 1)
1405       {
1406         aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1407           "uFSAAInputTexture", OpenGl_RT_FSAAInputTexture);
1408       }
1409
1410       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_aPosition] =
1411         aShaderProgram->GetAttributeLocation (myGlContext, "occVertex");
1412
1413       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOriginLB] =
1414         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uOriginLB");
1415       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOriginRB] =
1416         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uOriginRB");
1417       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOriginLT] =
1418         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uOriginLT");
1419       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOriginRT] =
1420         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uOriginRT");
1421       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uDirectLB] =
1422         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uDirectLB");
1423       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uDirectRB] =
1424         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uDirectRB");
1425       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uDirectLT] =
1426         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uDirectLT");
1427       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uDirectRT] =
1428         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uDirectRT");
1429       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uInvModelProj] =
1430         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uInvModelProj");
1431
1432       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uLightCount] =
1433         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uLightCount");
1434       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uLightAmbnt] =
1435         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uGlobalAmbient");
1436
1437       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSceneRad] =
1438         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uSceneRadius");
1439       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSceneEps] =
1440         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uSceneEpsilon");
1441
1442       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uShadEnabled] =
1443         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uShadowsEnable");
1444       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uReflEnabled] =
1445         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uReflectionsEnable");
1446
1447       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOffsetX] =
1448         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uOffsetX");
1449       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOffsetY] =
1450         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uOffsetY");
1451       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSamples] =
1452         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uSamples");
1453
1454       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uEnvironmentEnable] =
1455         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uEnvironmentEnable");
1456     }
1457
1458     myGlContext->BindProgram (NULL);
1459   }
1460
1461   if (myComputeInitStatus != OpenGl_RT_NONE)
1462   {
1463     return myComputeInitStatus == OpenGl_RT_INIT;
1464   }
1465
1466   if (myRaytraceFBO1.IsNull())
1467   {
1468     myRaytraceFBO1 = new OpenGl_FrameBuffer;
1469   }
1470
1471   if (myRaytraceFBO2.IsNull())
1472   {
1473     myRaytraceFBO2 = new OpenGl_FrameBuffer;
1474   }
1475
1476   const GLfloat aVertices[] = { -1.f, -1.f,  0.f,
1477                                 -1.f,  1.f,  0.f,
1478                                  1.f,  1.f,  0.f,
1479                                  1.f,  1.f,  0.f,
1480                                  1.f, -1.f,  0.f,
1481                                 -1.f, -1.f,  0.f };
1482
1483   myRaytraceScreenQuad.Init (myGlContext, 3, 6, aVertices);
1484
1485   myComputeInitStatus = OpenGl_RT_INIT; // initialized in normal way
1486
1487   return Standard_True;
1488 }
1489
1490 // =======================================================================
1491 // function : NullifyResource
1492 // purpose  :
1493 // =======================================================================
1494 inline void NullifyResource (const Handle(OpenGl_Context)& theContext,
1495                              Handle(OpenGl_Resource)&      theResource)
1496 {
1497   if (!theResource.IsNull())
1498   {
1499     theResource->Release (theContext.operator->());
1500     theResource.Nullify();
1501   }
1502 }
1503
1504 // =======================================================================
1505 // function : ReleaseRaytraceResources
1506 // purpose  : Releases OpenGL/GLSL shader programs
1507 // =======================================================================
1508 void OpenGl_Workspace::ReleaseRaytraceResources()
1509 {
1510   NullifyResource (myGlContext, myOpenGlFBO);
1511   NullifyResource (myGlContext, myRaytraceFBO1);
1512   NullifyResource (myGlContext, myRaytraceFBO2);
1513
1514   NullifyResource (myGlContext, myRaytraceShader);
1515   NullifyResource (myGlContext, myPostFSAAShader);
1516
1517   NullifyResource (myGlContext, myRaytraceProgram);
1518   NullifyResource (myGlContext, myPostFSAAProgram);
1519
1520   NullifyResource (myGlContext, mySceneNodeInfoTexture);
1521   NullifyResource (myGlContext, mySceneMinPointTexture);
1522   NullifyResource (myGlContext, mySceneMaxPointTexture);
1523
1524   NullifyResource (myGlContext, myObjectNodeInfoTexture);
1525   NullifyResource (myGlContext, myObjectMinPointTexture);
1526   NullifyResource (myGlContext, myObjectMaxPointTexture);
1527
1528   NullifyResource (myGlContext, myGeometryVertexTexture);
1529   NullifyResource (myGlContext, myGeometryNormalTexture);
1530   NullifyResource (myGlContext, myGeometryTriangTexture);
1531   NullifyResource (myGlContext, mySceneTransformTexture);
1532
1533   NullifyResource (myGlContext, myRaytraceLightSrcTexture);
1534   NullifyResource (myGlContext, myRaytraceMaterialTexture);
1535
1536   if (myRaytraceScreenQuad.IsValid())
1537     myRaytraceScreenQuad.Release (myGlContext.operator->());
1538 }
1539
1540 // =======================================================================
1541 // function : UploadRaytraceData
1542 // purpose  : Uploads ray-trace data to the GPU
1543 // =======================================================================
1544 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::UploadRaytraceData()
1545 {
1546   if (!myGlContext->IsGlGreaterEqual (3, 1))
1547   {
1548 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1549     std::cout << "Error: OpenGL version is less than 3.1" << std::endl;
1550 #endif
1551     return Standard_False;
1552   }
1553
1554   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1555   // Create OpenGL texture buffers
1556
1557   if (mySceneNodeInfoTexture.IsNull())  // create hight-level BVH buffers
1558   {
1559     mySceneNodeInfoTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1560     mySceneMinPointTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1561     mySceneMaxPointTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1562     mySceneTransformTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1563
1564     if (!mySceneNodeInfoTexture->Create (myGlContext)
1565      || !mySceneMinPointTexture->Create (myGlContext)
1566      || !mySceneMaxPointTexture->Create (myGlContext)
1567      || !mySceneTransformTexture->Create (myGlContext))
1568     {
1569 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1570       std::cout << "Error: Failed to create buffers for high-level scene BVH" << std::endl;
1571 #endif
1572       return Standard_False;
1573     }
1574   }
1575
1576   if (myObjectNodeInfoTexture.IsNull())  // create bottom-level BVH buffers
1577   {
1578     myObjectNodeInfoTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1579     myObjectMinPointTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1580     myObjectMaxPointTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1581
1582     if (!myObjectNodeInfoTexture->Create (myGlContext)
1583       || !myObjectMinPointTexture->Create (myGlContext)
1584       || !myObjectMaxPointTexture->Create (myGlContext))
1585     {
1586 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1587       std::cout << "Error: Failed to create buffers for bottom-level scene BVH" << std::endl;
1588 #endif
1589       return Standard_False;
1590     }
1591   }
1592
1593   if (myGeometryVertexTexture.IsNull())  // create geometry buffers
1594   {
1595     myGeometryVertexTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1596     myGeometryNormalTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1597     myGeometryTriangTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1598
1599     if (!myGeometryVertexTexture->Create (myGlContext)
1600       || !myGeometryNormalTexture->Create (myGlContext)
1601       || !myGeometryTriangTexture->Create (myGlContext))
1602     {
1603 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1604       std::cout << "Error: Failed to create buffers for triangulation data" << std::endl;
1605 #endif
1606       return Standard_False;
1607     }
1608   }
1609
1610   if (myRaytraceMaterialTexture.IsNull())  // create material buffer
1611   {
1612     myRaytraceMaterialTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1613
1614     if (!myRaytraceMaterialTexture->Create (myGlContext))
1615     {
1616 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1617       std::cout << "Error: Failed to create buffers for material data" << std::endl;
1618 #endif
1619       return Standard_False;
1620     }
1621   }
1622
1623   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1624   // Write top-level BVH buffers
1625
1626   const NCollection_Handle<BVH_Tree<Standard_ShortReal, 4> >& aBVH = myRaytraceGeometry.BVH();
1627
1628   bool aResult = true;
1629   if (!aBVH->NodeInfoBuffer().empty())
1630   {
1631     aResult &= mySceneNodeInfoTexture->Init (myGlContext, 4, GLsizei (aBVH->NodeInfoBuffer().size()),
1632                                              reinterpret_cast<const GLuint*> (&aBVH->NodeInfoBuffer().front()));
1633     aResult &= mySceneMinPointTexture->Init (myGlContext, 4, GLsizei (aBVH->MinPointBuffer().size()),
1634                                              reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aBVH->MinPointBuffer().front()));
1635     aResult &= mySceneMaxPointTexture->Init (myGlContext, 4, GLsizei (aBVH->MaxPointBuffer().size()),
1636                                              reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aBVH->MaxPointBuffer().front()));
1637   }
1638   if (!aResult)
1639   {
1640 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1641     std::cout << "Error: Failed to upload buffers for high-level scene BVH" << std::endl;
1642 #endif
1643     return Standard_False;
1644   }
1645
1646   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1647   // Write transform buffer
1648
1649   BVH_Mat4f* aNodeTransforms = new BVH_Mat4f[myRaytraceGeometry.Size()];
1650   BVH_Mat4f anIdentity;
1651
1652   for (Standard_Integer anElemIndex = 0; anElemIndex < myRaytraceGeometry.Size(); ++anElemIndex)
1653   {
1654     OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = dynamic_cast<OpenGl_TriangleSet*> (
1655       myRaytraceGeometry.Objects().ChangeValue (anElemIndex).operator->());
1656
1657     const BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>* aTransform =
1658       dynamic_cast<const BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>* > (aTriangleSet->Properties().operator->());
1659
1660     Standard_ASSERT_RETURN (aTransform != NULL,
1661       "OpenGl_TriangleSet does not contain transform", Standard_False);
1662
1663     aNodeTransforms[anElemIndex] = aTransform->Inversed();
1664
1665   }
1666
1667   aResult &= mySceneTransformTexture->Init (myGlContext, 4,
1668     myRaytraceGeometry.Size() * 4, reinterpret_cast<const GLfloat*> (aNodeTransforms));
1669
1670   delete[] aNodeTransforms;
1671
1672   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1673   // Write geometry and bottom-level BVH buffers
1674
1675   Standard_Size aTotalVerticesNb = 0;
1676   Standard_Size aTotalElementsNb = 0;
1677   Standard_Size aTotalBVHNodesNb = 0;
1678
1679   for (Standard_Integer anElemIndex = 0; anElemIndex < myRaytraceGeometry.Size(); ++anElemIndex)
1680   {
1681     OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = dynamic_cast<OpenGl_TriangleSet*> (
1682       myRaytraceGeometry.Objects().ChangeValue (anElemIndex).operator->());
1683
1684     Standard_ASSERT_RETURN (aTriangleSet != NULL,
1685       "Error: Failed to get triangulation of OpenGL element", Standard_False);
1686
1687     aTotalVerticesNb += aTriangleSet->Vertices.size();
1688     aTotalElementsNb += aTriangleSet->Elements.size();
1689
1690     Standard_ASSERT_RETURN (!aTriangleSet->BVH().IsNull(),
1691       "Error: Failed to get bottom-level BVH of OpenGL element", Standard_False);
1692
1693     aTotalBVHNodesNb += aTriangleSet->BVH()->NodeInfoBuffer().size();
1694   }
1695
1696   if (aTotalBVHNodesNb != 0)
1697   {
1698     aResult &= myObjectNodeInfoTexture->Init (myGlContext, 4, GLsizei (aTotalBVHNodesNb), static_cast<const GLuint*>  (NULL));
1699     aResult &= myObjectMinPointTexture->Init (myGlContext, 4, GLsizei (aTotalBVHNodesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
1700     aResult &= myObjectMaxPointTexture->Init (myGlContext, 4, GLsizei (aTotalBVHNodesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
1701   }
1702
1703   if (!aResult)
1704   {
1705 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1706     std::cout << "Error: Failed to upload buffers for bottom-level scene BVH" << std::endl;
1707 #endif
1708     return Standard_False;
1709   }
1710
1711   if (aTotalElementsNb != 0)
1712   {
1713     aResult &= myGeometryTriangTexture->Init (myGlContext, 4, GLsizei (aTotalElementsNb), static_cast<const GLuint*> (NULL));
1714   }
1715
1716   if (aTotalVerticesNb != 0)
1717   {
1718     aResult &= myGeometryVertexTexture->Init (myGlContext, 4, GLsizei (aTotalVerticesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
1719     aResult &= myGeometryNormalTexture->Init (myGlContext, 4, GLsizei (aTotalVerticesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
1720   }
1721
1722   if (!aResult)
1723   {
1724 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1725     std::cout << "Error: Failed to upload buffers for scene geometry" << std::endl;
1726 #endif
1727     return Standard_False;
1728   }
1729
1730   for (Standard_Integer aNodeIdx = 0; aNodeIdx < aBVH->Length(); ++aNodeIdx)
1731   {
1732     if (!aBVH->IsOuter (aNodeIdx))
1733       continue;
1734
1735     OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = myRaytraceGeometry.TriangleSet (aNodeIdx);
1736
1737     Standard_ASSERT_RETURN (aTriangleSet != NULL,
1738       "Error: Failed to get triangulation of OpenGL element", Standard_False);
1739
1740     const Standard_Integer aBVHOffset = myRaytraceGeometry.AccelerationOffset (aNodeIdx);
1741
1742     Standard_ASSERT_RETURN (aBVHOffset != OpenGl_RaytraceGeometry::INVALID_OFFSET,
1743       "Error: Failed to get offset for bottom-level BVH", Standard_False);
1744
1745     const size_t aBVHBuffserSize = aTriangleSet->BVH()->NodeInfoBuffer().size();
1746
1747     if (aBVHBuffserSize != 0)
1748     {
1749       aResult &= myObjectNodeInfoTexture->SubData (myGlContext, aBVHOffset, GLsizei (aBVHBuffserSize),
1750                                                    reinterpret_cast<const GLuint*> (&aTriangleSet->BVH()->NodeInfoBuffer().front()));
1751       aResult &= myObjectMinPointTexture->SubData (myGlContext, aBVHOffset, GLsizei (aBVHBuffserSize),
1752                                                    reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->BVH()->MinPointBuffer().front()));
1753       aResult &= myObjectMaxPointTexture->SubData (myGlContext, aBVHOffset, GLsizei (aBVHBuffserSize),
1754                                                    reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->BVH()->MaxPointBuffer().front()));
1755       if (!aResult)
1756       {
1757 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1758         std::cout << "Error: Failed to upload buffers for bottom-level scene BVHs" << std::endl;
1759 #endif
1760         return Standard_False;
1761       }
1762     }
1763
1764     const Standard_Integer aVerticesOffset = myRaytraceGeometry.VerticesOffset (aNodeIdx);
1765
1766     Standard_ASSERT_RETURN (aVerticesOffset != OpenGl_RaytraceGeometry::INVALID_OFFSET,
1767       "Error: Failed to get offset for triangulation vertices of OpenGL element", Standard_False);
1768
1769     if (!aTriangleSet->Vertices.empty())
1770     {
1771       aResult &= myGeometryNormalTexture->SubData (myGlContext, aVerticesOffset, GLsizei (aTriangleSet->Normals.size()),
1772                                                    reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->Normals.front()));
1773       aResult &= myGeometryVertexTexture->SubData (myGlContext, aVerticesOffset, GLsizei (aTriangleSet->Vertices.size()),
1774                                                    reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->Vertices.front()));
1775     }
1776
1777     const Standard_Integer anElementsOffset = myRaytraceGeometry.ElementsOffset (aNodeIdx);
1778
1779     Standard_ASSERT_RETURN (anElementsOffset != OpenGl_RaytraceGeometry::INVALID_OFFSET,
1780       "Error: Failed to get offset for triangulation elements of OpenGL element", Standard_False);
1781
1782     if (!aTriangleSet->Elements.empty())
1783     {
1784       aResult &= myGeometryTriangTexture->SubData (myGlContext, anElementsOffset, GLsizei (aTriangleSet->Elements.size()),
1785                                                    reinterpret_cast<const GLuint*> (&aTriangleSet->Elements.front()));
1786     }
1787
1788     if (!aResult)
1789     {
1790 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1791       std::cout << "Error: Failed to upload triangulation buffers for OpenGL element" << std::endl;
1792 #endif
1793       return Standard_False;
1794     }
1795   }
1796
1797   if (myRaytraceGeometry.Materials.size() != 0)
1798   {
1799     const GLfloat* aDataPtr = myRaytraceGeometry.Materials.front().Packed();
1800     aResult &= myRaytraceMaterialTexture->Init (myGlContext, 4, GLsizei (myRaytraceGeometry.Materials.size() * 7), aDataPtr);
1801     if (!aResult)
1802     {
1803 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1804       std::cout << "Error: Failed to upload material buffer" << std::endl;
1805 #endif
1806       return Standard_False;
1807     }
1808   }
1809
1810   myIsRaytraceDataValid = myRaytraceGeometry.Objects().Size() != 0;
1811
1812 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1813
1814   Standard_ShortReal aMemUsed = 0.f;
1815
1816   for (Standard_Integer anElemIdx = 0; anElemIdx < myRaytraceGeometry.Size(); ++anElemIdx)
1817   {
1818     OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = dynamic_cast<OpenGl_TriangleSet*> (
1819       myRaytraceGeometry.Objects().ChangeValue (anElemIdx).operator->());
1820
1821     aMemUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
1822       aTriangleSet->Vertices.size() * sizeof (BVH_Vec4f));
1823     aMemUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
1824       aTriangleSet->Normals.size() * sizeof (BVH_Vec4f));
1825     aMemUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
1826       aTriangleSet->Elements.size() * sizeof (BVH_Vec4i));
1827
1828     aMemUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
1829       aTriangleSet->BVH()->NodeInfoBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec4i));
1830     aMemUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
1831       aTriangleSet->BVH()->MinPointBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec4f));
1832     aMemUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
1833       aTriangleSet->BVH()->MaxPointBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec4f));
1834   }
1835
1836   aMemUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
1837     myRaytraceGeometry.BVH()->NodeInfoBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec4i));
1838   aMemUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
1839     myRaytraceGeometry.BVH()->MinPointBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec4f));
1840   aMemUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
1841     myRaytraceGeometry.BVH()->MaxPointBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec4f));
1842
1843   std::cout << "GPU Memory Used (MB): ~" << aMemUsed / 1048576 << std::endl;
1844
1845 #endif
1846
1847   return aResult;
1848 }
1849
1850 // =======================================================================
1851 // function : ResizeRaytraceBuffers
1852 // purpose  : Resizes OpenGL frame buffers
1853 // =======================================================================
1854 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::ResizeRaytraceBuffers (const Standard_Integer theSizeX,
1855                                                           const Standard_Integer theSizeY)
1856 {
1857   if (myRaytraceFBO1->GetVPSizeX() != theSizeX
1858    || myRaytraceFBO1->GetVPSizeY() != theSizeY)
1859   {
1860     myRaytraceFBO1->Init (myGlContext, theSizeX, theSizeY);
1861     myRaytraceFBO2->Init (myGlContext, theSizeX, theSizeY);
1862   }
1863
1864   return Standard_True;
1865 }
1866
1867 // =======================================================================
1868 // function : UpdateCamera
1869 // purpose  : Generates viewing rays for corners of screen quad
1870 // =======================================================================
1871 void OpenGl_Workspace::UpdateCamera (const NCollection_Mat4<GLdouble>& theOrientation,
1872                                      const NCollection_Mat4<GLdouble>& theViewMapping,
1873                                      OpenGl_Vec3                       theOrigins[4],
1874                                      OpenGl_Vec3                       theDirects[4],
1875                                      NCollection_Mat4<GLdouble>&       theInvModelProj)
1876 {
1877   // compute inverse model-view-projection matrix
1878   (theViewMapping * theOrientation).Inverted (theInvModelProj);
1879
1880   Standard_Integer aOriginIndex = 0;
1881   Standard_Integer aDirectIndex = 0;
1882
1883   for (Standard_Integer aY = -1; aY <= 1; aY += 2)
1884   {
1885     for (Standard_Integer aX = -1; aX <= 1; aX += 2)
1886     {
1887       OpenGl_Vec4d aOrigin (GLdouble(aX),
1888                             GLdouble(aY),
1889                            -1.0,
1890                             1.0);
1891
1892       aOrigin = theInvModelProj * aOrigin;
1893
1894       aOrigin.x() = aOrigin.x() / aOrigin.w();
1895       aOrigin.y() = aOrigin.y() / aOrigin.w();
1896       aOrigin.z() = aOrigin.z() / aOrigin.w();
1897
1898       OpenGl_Vec4d aDirect (GLdouble(aX),
1899                             GLdouble(aY),
1900                             1.0,
1901                             1.0);
1902
1903       aDirect = theInvModelProj * aDirect;
1904
1905       aDirect.x() = aDirect.x() / aDirect.w();
1906       aDirect.y() = aDirect.y() / aDirect.w();
1907       aDirect.z() = aDirect.z() / aDirect.w();
1908
1909       aDirect = aDirect - aOrigin;
1910
1911       GLdouble aInvLen = 1.0 / sqrt (aDirect.x() * aDirect.x() +
1912                                      aDirect.y() * aDirect.y() +
1913                                      aDirect.z() * aDirect.z());
1914
1915       theOrigins[aOriginIndex++] = OpenGl_Vec3 (static_cast<GLfloat> (aOrigin.x()),
1916                                                 static_cast<GLfloat> (aOrigin.y()),
1917                                                 static_cast<GLfloat> (aOrigin.z()));
1918
1919       theDirects[aDirectIndex++] = OpenGl_Vec3 (static_cast<GLfloat> (aDirect.x() * aInvLen),
1920                                                 static_cast<GLfloat> (aDirect.y() * aInvLen),
1921                                                 static_cast<GLfloat> (aDirect.z() * aInvLen));
1922     }
1923   }
1924 }
1925
1926 // =======================================================================
1927 // function : RunRaytraceShaders
1928 // purpose  : Runs ray-tracing shader programs
1929 // =======================================================================
1930 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::RunRaytraceShaders (const Graphic3d_CView& theCView,
1931                                                        const Standard_Integer theSizeX,
1932                                                        const Standard_Integer theSizeY,
1933                                                        const OpenGl_Vec3      theOrigins[4],
1934                                                        const OpenGl_Vec3      theDirects[4],
1935                                                        const OpenGl_Matrix&   theInvModelProj,
1936                                                        OpenGl_FrameBuffer*    theFrameBuffer)
1937 {
1938   mySceneMinPointTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMinPointTexture);
1939   mySceneMaxPointTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMaxPointTexture);
1940   mySceneNodeInfoTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneNodeInfoTexture);
1941   myObjectMinPointTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_ObjectMinPointTexture);
1942   myObjectMaxPointTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_ObjectMaxPointTexture);
1943   myObjectNodeInfoTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_ObjectNodeInfoTexture);
1944   myGeometryVertexTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryVertexTexture);
1945   myGeometryNormalTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryNormalTexture);
1946   myGeometryTriangTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryTriangTexture);
1947   mySceneTransformTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneTransformTexture);
1948   myRaytraceMaterialTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceMaterialTexture);
1949   myRaytraceLightSrcTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceLightSrcTexture);
1950
1951   myOpenGlFBO->ColorTexture()->Bind        (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_OpenGlColorTexture);
1952   myOpenGlFBO->DepthStencilTexture()->Bind (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_OpenGlDepthTexture);
1953
1954   if (theCView.RenderParams.IsAntialiasingEnabled) // render source image to FBO
1955   {
1956     myRaytraceFBO1->BindBuffer (myGlContext);
1957
1958     glDisable (GL_BLEND);
1959   }
1960
1961   myGlContext->BindProgram (myRaytraceProgram);
1962
1963   Standard_Integer aLightSourceBufferSize =
1964     static_cast<Standard_Integer> (myRaytraceGeometry.Sources.size());
1965
1966   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
1967     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uOriginLB], theOrigins[0]);
1968   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
1969     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uOriginRB], theOrigins[1]);
1970   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
1971     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uOriginLT], theOrigins[2]);
1972   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
1973     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uOriginRT], theOrigins[3]);
1974   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
1975     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uDirectLB], theDirects[0]);
1976   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
1977     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uDirectRB], theDirects[1]);
1978   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
1979     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uDirectLT], theDirects[2]);
1980   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
1981     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uDirectRT], theDirects[3]);
1982   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
1983     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uInvModelProj], theInvModelProj);
1984   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
1985     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uSceneRad], myRaytraceSceneRadius);
1986   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
1987     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uSceneEps], myRaytraceSceneEpsilon);
1988   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
1989     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uLightCount], aLightSourceBufferSize);
1990   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
1991     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uLightAmbnt], myRaytraceGeometry.Ambient);
1992   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
1993     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uShadEnabled], theCView.RenderParams.IsShadowEnabled ? 1 : 0);
1994   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
1995     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uReflEnabled], theCView.RenderParams.IsReflectionEnabled ? 1 : 0);
1996
1997   myGlContext->core20fwd->glEnableVertexAttribArray (Graphic3d_TOA_POS);
1998   {
1999     myGlContext->core20fwd->glVertexAttribPointer (Graphic3d_TOA_POS, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, NULL);
2000     myGlContext->core15fwd->glDrawArrays (GL_TRIANGLES, 0, 6);
2001   }
2002   myGlContext->core20fwd->glDisableVertexAttribArray (Graphic3d_TOA_POS);
2003
2004   if (!theCView.RenderParams.IsAntialiasingEnabled)
2005   {
2006     myGlContext->BindProgram (NULL);
2007
2008     myOpenGlFBO->ColorTexture()->Unbind        (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_OpenGlColorTexture);
2009     myOpenGlFBO->DepthStencilTexture()->Unbind (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_OpenGlDepthTexture);
2010     mySceneMinPointTexture->UnbindTexture      (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMinPointTexture);
2011     mySceneMaxPointTexture->UnbindTexture      (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMaxPointTexture);
2012     mySceneNodeInfoTexture->UnbindTexture      (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneNodeInfoTexture);
2013     myObjectMinPointTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_ObjectMinPointTexture);
2014     myObjectMaxPointTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_ObjectMaxPointTexture);
2015     myObjectNodeInfoTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_ObjectNodeInfoTexture);
2016     myGeometryVertexTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryVertexTexture);
2017     myGeometryNormalTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryNormalTexture);
2018     myGeometryTriangTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryTriangTexture);
2019     myRaytraceMaterialTexture->UnbindTexture   (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceMaterialTexture);
2020     myRaytraceLightSrcTexture->UnbindTexture   (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceLightSrcTexture);
2021     mySceneTransformTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneTransformTexture);
2022
2023     myGlContext->core15fwd->glActiveTexture (GL_TEXTURE0);
2024
2025     return Standard_True;
2026   }
2027
2028   myRaytraceFBO1->ColorTexture()->Bind (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_FSAAInputTexture);
2029
2030   myGlContext->BindProgram (myPostFSAAProgram);
2031
2032   myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2033     myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uOriginLB], theOrigins[0]);
2034   myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2035     myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uOriginRB], theOrigins[1]);
2036   myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2037     myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uOriginLT], theOrigins[2]);
2038   myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2039     myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uOriginRT], theOrigins[3]);
2040   myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2041     myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uDirectLB], theDirects[0]);
2042   myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2043     myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uDirectRB], theDirects[1]);
2044   myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2045     myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uDirectLT], theDirects[2]);
2046   myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2047     myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uDirectRT], theDirects[3]);
2048   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
2049     myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uInvModelProj], theInvModelProj);
2050   myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2051     myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uSceneRad], myRaytraceSceneRadius);
2052   myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2053     myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uSceneEps], myRaytraceSceneEpsilon);
2054   myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2055     myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uLightCount], aLightSourceBufferSize);
2056   myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2057     myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uLightAmbnt], myRaytraceGeometry.Ambient);
2058   myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2059     myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uShadEnabled], theCView.RenderParams.IsShadowEnabled ? 1 : 0);
2060   myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2061     myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uReflEnabled], theCView.RenderParams.IsReflectionEnabled ? 1 : 0);
2062
2063   const Standard_ShortReal aMaxOffset = 0.559017f;
2064   const Standard_ShortReal aMinOffset = 0.186339f;
2065
2066   myGlContext->core20fwd->glEnableVertexAttribArray (Graphic3d_TOA_POS);
2067   myGlContext->core20fwd->glVertexAttribPointer (Graphic3d_TOA_POS, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, NULL);
2068
2069   // Perform multi-pass adaptive FSAA using ping-pong technique
2070   // rotated grid AA always uses 4 samples
2071   for (Standard_Integer anIt = 0; anIt < 4; ++anIt)
2072   {
2073     GLfloat aOffsetX = 1.f / theSizeX;
2074     GLfloat aOffsetY = 1.f / theSizeY;
2075
2076     if (anIt < 2)
2077     {
2078       aOffsetX *= anIt < 1 ? aMinOffset : -aMaxOffset;
2079       aOffsetY *= anIt < 1 ? aMaxOffset :  aMinOffset;
2080     }
2081     else
2082     {
2083       aOffsetX *= anIt > 2 ?  aMaxOffset : -aMinOffset;
2084       aOffsetY *= anIt > 2 ? -aMinOffset : -aMaxOffset;
2085     }
2086
2087     myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2088       myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uSamples], anIt + 2);
2089     myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2090       myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uOffsetX], aOffsetX);
2091     myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2092       myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uOffsetY], aOffsetY);
2093
2094     Handle(OpenGl_FrameBuffer)& aFramebuffer = anIt % 2 ? myRaytraceFBO1 : myRaytraceFBO2;
2095
2096     if (anIt == 3) // disable FBO on last iteration
2097     {
2098       glEnable (GL_BLEND);
2099
2100       if (theFrameBuffer != NULL)
2101         theFrameBuffer->BindBuffer (myGlContext);
2102     }
2103     else
2104     {
2105       aFramebuffer->BindBuffer (myGlContext);
2106     }
2107
2108     myGlContext->core15fwd->glDrawArrays (GL_TRIANGLES, 0, 6);
2109
2110     if (anIt != 3) // set input for the next pass
2111     {
2112       aFramebuffer->ColorTexture()->Bind (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_FSAAInputTexture);
2113       aFramebuffer->UnbindBuffer (myGlContext);
2114     }
2115   }
2116
2117   myGlContext->core20fwd->glDisableVertexAttribArray (Graphic3d_TOA_POS);
2118
2119   myGlContext->BindProgram (NULL);
2120   myRaytraceFBO1->ColorTexture()->Unbind     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_FSAAInputTexture);
2121   myOpenGlFBO->ColorTexture()->Unbind        (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_OpenGlColorTexture);
2122   myOpenGlFBO->DepthStencilTexture()->Unbind (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_OpenGlDepthTexture);
2123   mySceneMinPointTexture->UnbindTexture      (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMinPointTexture);
2124   mySceneMaxPointTexture->UnbindTexture      (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMaxPointTexture);
2125   mySceneNodeInfoTexture->UnbindTexture      (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneNodeInfoTexture);
2126   myObjectMinPointTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_ObjectMinPointTexture);
2127   myObjectMaxPointTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_ObjectMaxPointTexture);
2128   myObjectNodeInfoTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_ObjectNodeInfoTexture);
2129   myGeometryVertexTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryVertexTexture);
2130   myGeometryNormalTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryNormalTexture);
2131   myGeometryTriangTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryTriangTexture);
2132   myRaytraceMaterialTexture->UnbindTexture   (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceMaterialTexture);
2133   myRaytraceLightSrcTexture->UnbindTexture   (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceLightSrcTexture);
2134   mySceneTransformTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneTransformTexture);
2135
2136   myGlContext->core15fwd->glActiveTexture (GL_TEXTURE0);
2137
2138   return Standard_True;
2139 }
2140
2141 // =======================================================================
2142 // function : Raytrace
2143 // purpose  : Redraws the window using OpenGL/GLSL ray-tracing
2144 // =======================================================================
2145 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::Raytrace (const Graphic3d_CView& theCView,
2146                                              const Standard_Integer theSizeX,
2147                                              const Standard_Integer theSizeY,
2148                                              const Standard_Boolean theToSwap,
2149                                              const Aspect_CLayer2d& theCOverLayer,
2150                                              const Aspect_CLayer2d& theCUnderLayer,
2151                                              OpenGl_FrameBuffer*    theFrameBuffer)
2152 {
2153   if (!InitRaytraceResources (theCView))
2154     return Standard_False;
2155
2156   if (!ResizeRaytraceBuffers (theSizeX, theSizeY))
2157     return Standard_False;
2158
2159   if (!UpdateRaytraceEnvironmentMap())
2160     return Standard_False;
2161
2162   // Get model-view and projection matrices
2163   TColStd_Array2OfReal theOrientation (0, 3, 0, 3);
2164   TColStd_Array2OfReal theViewMapping (0, 3, 0, 3);
2165
2166   myView->GetMatrices (theOrientation, theViewMapping);
2167
2168   NCollection_Mat4<GLdouble> aOrientationMatrix;
2169   NCollection_Mat4<GLdouble> aViewMappingMatrix;
2170
2171   for (Standard_Integer j = 0; j < 4; ++j)
2172   {
2173     for (Standard_Integer i = 0; i < 4; ++i)
2174     {
2175       aOrientationMatrix [4 * j + i] = theOrientation (i, j);
2176       aViewMappingMatrix [4 * j + i] = theViewMapping (i, j);
2177     }
2178   }
2179
2180   NCollection_Mat4<GLdouble> aInvOrientationMatrix;
2181   aOrientationMatrix.Inverted (aInvOrientationMatrix);
2182
2183   if (!UpdateRaytraceLightSources (aInvOrientationMatrix))
2184     return Standard_False;
2185
2186   OpenGl_Vec3 aOrigins[4];
2187   OpenGl_Vec3 aDirects[4];
2188   NCollection_Mat4<GLdouble> anInvModelProj;
2189
2190   UpdateCamera (aOrientationMatrix,
2191                 aViewMappingMatrix,
2192                 aOrigins,
2193                 aDirects,
2194                 anInvModelProj);
2195
2196   OpenGl_Matrix anInvModelProjMatrix;
2197   for (Standard_Integer j = 0; j < 4; ++j)
2198   {
2199     for (Standard_Integer i = 0; i < 4; ++i)
2200     {
2201       anInvModelProjMatrix.mat[j][i] = static_cast<GLfloat>(anInvModelProj.GetValue(i,j));
2202     }
2203   }
2204
2205   Standard_Boolean wasBlendingEnabled = glIsEnabled (GL_BLEND);
2206   Standard_Boolean wasDepthTestEnabled = glIsEnabled (GL_DEPTH_TEST);
2207
2208   glDisable (GL_DEPTH_TEST);
2209
2210   if (theFrameBuffer != NULL)
2211   {
2212     theFrameBuffer->BindBuffer (myGlContext);
2213   }
2214
2215   if (NamedStatus & OPENGL_NS_WHITEBACK)
2216   {
2217     glClearColor (1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f);
2218   }
2219   else
2220   {
2221     glClearColor (myBgColor.rgb[0],
2222                   myBgColor.rgb[1],
2223                   myBgColor.rgb[2],
2224                   1.0f);
2225   }
2226
2227   glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT);
2228
2229   myView->DrawBackground (*this);
2230
2231   myView->RedrawLayer2d (myPrintContext, theCView, theCUnderLayer);
2232
2233   // Generate ray-traced image
2234   glMatrixMode (GL_PROJECTION);
2235   glPushMatrix();
2236   glLoadIdentity();
2237
2238   glMatrixMode (GL_MODELVIEW);
2239   glPushMatrix();
2240   glLoadIdentity();
2241
2242   glEnable (GL_BLEND);
2243   glBlendFunc (GL_ONE, GL_SRC_ALPHA);
2244
2245   if (myIsRaytraceDataValid)
2246   {
2247     myRaytraceScreenQuad.Bind (myGlContext);
2248
2249     RunRaytraceShaders (theCView,
2250                         theSizeX,
2251                         theSizeY,
2252                         aOrigins,
2253                         aDirects,
2254                         anInvModelProjMatrix,
2255                         theFrameBuffer);
2256
2257     myRaytraceScreenQuad.Unbind (myGlContext);
2258   }
2259
2260   if (!wasBlendingEnabled)
2261     glDisable (GL_BLEND);
2262
2263   if (wasDepthTestEnabled)
2264     glEnable (GL_DEPTH_TEST);
2265
2266   glMatrixMode (GL_PROJECTION);
2267   glPopMatrix();
2268   glMatrixMode (GL_MODELVIEW);
2269   glPopMatrix();
2270
2271   // Redraw trihedron
2272   myView->RedrawTrihedron (this);
2273
2274   // Redraw overlay
2275   const int aMode = 0;
2276   DisplayCallback (theCView, (aMode | OCC_PRE_OVERLAY));
2277   myView->RedrawLayer2d (myPrintContext, theCView, theCOverLayer);
2278   DisplayCallback (theCView, aMode);
2279
2280   // Swap the buffers
2281   if (theToSwap)
2282   {
2283     GetGlContext()->SwapBuffers();
2284     myBackBufferRestored = Standard_False;
2285   }
2286   else
2287   {
2288     glFlush();
2289   }
2290
2291   return Standard_True;
2292 }
2293
2294 IMPLEMENT_STANDARD_HANDLE(OpenGl_RaytraceFilter, OpenGl_RenderFilter)
2295 IMPLEMENT_STANDARD_RTTIEXT(OpenGl_RaytraceFilter, OpenGl_RenderFilter)
2296
2297 // =======================================================================
2298 // function : CanRender
2299 // purpose  :
2300 // =======================================================================
2301 Standard_Boolean OpenGl_RaytraceFilter::CanRender (const OpenGl_Element* theElement)
2302 {
2303   Standard_Boolean aPrevFilterResult = Standard_True;
2304   if (!myPrevRenderFilter.IsNull())
2305   {
2306     aPrevFilterResult = myPrevRenderFilter->CanRender(theElement);
2307   }
2308   return aPrevFilterResult &&
2309          !OpenGl_Raytrace::IsRaytracedElement (theElement);
2310 }