checkpoint
[anneal.git] / src / edu / berkeley / qfat / Mesh.java
index 774c7f9..7c38672 100644 (file)
@@ -19,6 +19,47 @@ public class Mesh implements Iterable<Mesh.T> {
     private RTree<T>         triangles = new RTree<T>();
     private PointSet<Vertex> vertices  = new PointSet<Vertex>();
 
+    public boolean option_wireframe    = false;
+    public boolean option_errorNormals = false;
+    public boolean option_selectable   = true;
+
+    public void render(GL gl, Matrix m) {
+        if (option_wireframe) {
+            gl.glDisable(GL.GL_LIGHTING);
+            gl.glBegin(GL.GL_LINES);
+            gl.glColor3f(1, 1, 1);
+            for (T t : this) {
+                m.times(t.e1().p1.goodp).glVertex(gl);
+                m.times(t.e1().p2.goodp).glVertex(gl);
+                m.times(t.e2().p1.goodp).glVertex(gl);
+                m.times(t.e2().p2.goodp).glVertex(gl);
+                m.times(t.e3().p1.goodp).glVertex(gl);
+                m.times(t.e3().p2.goodp).glVertex(gl);
+            }
+            gl.glEnd();
+            gl.glEnable(GL.GL_LIGHTING);
+            return;
+        }
+        for(T t : this) {
+            gl.glColor4f((float)(0.25+(0.05*t.color)),
+                         (float)(0.25+(0.05*t.color)),
+                         (float)(0.75+(0.05*t.color)),
+                         (float)0.3); 
+            t.glTriangle(gl, m);
+        }
+        if (option_errorNormals)
+            for(T t : this)
+                for(Mesh.Vertex p : new Mesh.Vertex[] { t.v1(), t.v2(), t.v3() }) {
+                    if (p.ok) {
+                        gl.glBegin(GL.GL_LINES);
+                        gl.glColor3f(1, 1, 1);
+                        p.p.glVertex(gl);
+                        p.p.plus(p.norm().times((float)p.error()*10)).glVertex(gl);
+                        gl.glEnd();
+                    }
+                }
+    }
+
     public boolean immutableVertices;
     public Mesh    error_against      = null;
     public double  error              = 0;
@@ -52,6 +93,7 @@ public class Mesh implements Iterable<Mesh.T> {
         ArrayList<Vertex> set = new ArrayList<Vertex>();
         for(Vertex v : vertices) set.add(v);
         for(Vertex v : set) v.transform(m.times(v.p), true, null);
+        for(Vertex v : set) v.goodp = v.p;
     }
 
     public void rebuild() { /*vertices.rebuild();*/ }
@@ -83,12 +125,15 @@ public class Mesh implements Iterable<Mesh.T> {
 
         private boolean illegal = false;
 
+        public boolean visible = false;
+
         public Point getPoint() { return p; }
         public float error() { return olderror; }
 
         private Vertex(Point p) {
             this.p = p;
             this.goodp = p;
+            this.oldp = p;
             if (vertices.get(p) != null) throw new Error();
             vertices.add(this);
         }
@@ -106,6 +151,22 @@ public class Mesh implements Iterable<Mesh.T> {
             error += olderror;
         }
 
+        /*
+        public Vertex hack(GL gl, Point mouse) {
+            double dist = Double.MAX_VALUE;
+            Vertex cur = null;
+            for(E e = this.e; e!=null; e=e.pair.next==this.e?null:e.pair.next) {
+                Vertex v = e.getOther(this);
+                double dist2 = v.getPoint().glProject(gl).distance(mouse);
+                if ((cur==null || dist2 < dist) && v.visible) {
+                    dist = dist2;
+                    cur = v;
+                }
+            }
+            return cur;
+        }
+        */
+
         public float averageTriangleArea() {
             int count = 0;
             float ret = 0;
@@ -132,6 +193,10 @@ public class Mesh implements Iterable<Mesh.T> {
                 m = m.plus(e.t.norm().fundamentalQuadric(e.t.centroid()));
                 count++;
             }
+            if (count > 0) {
+                m = m.plus(norm().fundamentalQuadric(this.p).times(count));
+                count *= 2;
+            }
             return m.times(1/(float)count);
         }
 
@@ -145,23 +210,45 @@ public class Mesh implements Iterable<Mesh.T> {
             if (quadric_count != 0)
                 nerror = (nerror + quadric.preAndPostMultiply(p))/(quadric_count+1);
 
-            if (!immutableVertices && quadric_count == 0)
-                nerror *= 2;
-                
+            if (!immutableVertices && quadric_count == 0) {
+                //nerror = Math.max(nerror, 0.4f);
+                //nerror *= 2;
+            }
+            //System.out.println(nerror);
             for(E e = this.e; e!=null; e=e.pair.next==this.e?null:e.pair.next) {
-                double ang = Math.abs(e.dihedralAngle());
+                double ang = e.dihedralAngle();
                 if (ang > Math.PI) throw new Error();
+                if (ang < -Math.PI) throw new Error();
                 float minangle = (float)(Math.PI * 0.8);
+                //nerror += ((ang / Math.PI)*(ang/Math.PI)) * e.length() * 0.05;
+
+                nerror += (1-e.t.quality())*0.0001;
                 if (ang > minangle) nerror += (ang - minangle);
+
+                //System.out.println(((ang / Math.PI)*(ang/Math.PI)) * 0.000001);
+                /*
                 if (e.t.aspect() < 0.2) {
                     nerror += (0.2-e.t.aspect()) * 10;
                 }
+                */
+            }
+            if (!immutableVertices) {
+                Vertex n = (Vertex)nearest();
+                float d = norm().dot(n.norm());
+                if (d > 1 || d < -1) throw new Error();
+                if (d >= 0) {
+                    nerror *= (2.0f - d);
+                } else {
+                    nerror += 0.0003 * (2.0f + d);
+                    nerror *= (2.0f + d);
+                }
             }
 
             setError(nerror);
         }
 
-        public boolean move(Matrix m, boolean ignoreProblems) {
+        public boolean move(Vec vv, boolean ignoreProblems) {
+
             boolean good = true;
 
             //     t1' = M * t1
@@ -169,8 +256,28 @@ public class Mesh implements Iterable<Mesh.T> {
             //     t2' = t2.getMatrix(t1) * M * t1
             //     t1 =     t1.getMatrix(t2) * t2
             // M * t1 = M * t1.getMatrix(t2) * t2
+
+            if (bindingGroup!=null && this != bindingGroup.getMaster()) {
+                Matrix m2 = getBindingMatrix(bindingGroup.getMaster());
+                Vec v2 = m2.times(vv.plus(getPoint())).minus(m2.times(getPoint()));
+                return ((Vertex)bindingGroup.getMaster()).move(v2, ignoreProblems);
+            }
+
             Point op = this.p;
-            Point pt = m.times(this.p);
+            Point pp = vv.plus(getPoint());
+            if (bindingGroup != null) {
+                /*
+                for(int i=0; i<20 ; i++) {
+                    Point p2 = getConstraint().times(pp);
+                    pp = pp.midpoint(p2);
+                    //System.out.println(m.minus(m2));
+                }
+            */
+                    pp = getConstraint().times(pp);
+            }
+            pp = pp.minus(op).norm().times(vv.mag()).plus(op);
+            ok = false;
+            Point pt = pp;
             for(Vertex v : (Iterable<Vertex>)getBoundPeers()) {
                 Point pt2 = v.getBindingMatrix(this).times(pt);
                 /*
@@ -178,14 +285,22 @@ public class Mesh implements Iterable<Mesh.T> {
                     throw new Error(v.p+" "+pt2+"\n"+op+" "+pt+"\n"+v.getBindingMatrix(this));
                 if (Math.abs( v.p.minus(pt2).mag() / pt.minus(op).mag() ) < 1/5) throw new Error();
                 */
-                good &= v.transform(pt2,
-                                    ignoreProblems, v.getBindingMatrix(this));
+                good &= v.transform(pt2, ignoreProblems, v.getBindingMatrix(this));
+            }
+
+            if (!good && !ignoreProblems) {
+                for(Vertex v : (Iterable<Vertex>)getBoundPeers()) 
+                    v.transform(v.oldp, true, null);
             }
 
             for(Vertex v : (Iterable<Vertex>)getBoundPeers())
                 v.recomputeFundamentalQuadricIfNeighborChanged();
+            for(Vertex v : (Iterable<Vertex>)getBoundPeers())
+                v.reComputeErrorAround();
+            ok = true;
             return good;
         }
+        public boolean ok = true;
 
         /** does NOT update bound pairs! */
         private boolean transform(Point newp, boolean ignoreProblems, Matrix yes) {
@@ -194,18 +309,18 @@ public class Mesh implements Iterable<Mesh.T> {
 
             unApplyQuadricToNeighbor();
 
-
+            boolean illegalbefore = illegal;
             illegal = false;
-            if (this.p.minus(newp).mag() > 0.1 && !ignoreProblems) {
             /*
+            if (this.p.minus(newp).mag() > 0.1 && !ignoreProblems) {
                 try {
                     throw new Exception(""+this.p.minus(newp).mag()+" "+ignoreProblems+" "+yes);
                 } catch(Exception e) {
                     e.printStackTrace();
                 }
-            */
                 illegal = true;
             }
+            */
 
             this.p = newp;
             reinsert();
@@ -216,15 +331,17 @@ public class Mesh implements Iterable<Mesh.T> {
             }
             for(E e = this.e; e!=null; e=e.pair.next==this.e?null:e.pair.next)
                 e.p2.quadricStale = true;
-            return !illegal;
+            return !illegal || (illegalbefore && illegal);
         } 
 
         public void checkLegality() {
+            /*
             for(E e = this.e; e!=null; e=e.pair.next==this.e?null:e.pair.next) {
                 if (Math.abs(e.dihedralAngle()) > (Math.PI * 0.9) ||
                     Math.abs(e.next.dihedralAngle()) > (Math.PI * 0.9)) illegal = true;
                 if (e.t.aspect() < 0.2) illegal = true;
             }
+            */
             if (!illegal) triangles.range(oldp, this.p, (Visitor<T>)this);
         }
 
@@ -252,6 +369,7 @@ public class Mesh implements Iterable<Mesh.T> {
             return !illegal;
         }
 
+        public E getEdge() { return e; }
         public E getFreeIncident() {
             E ret = getFreeIncident(e, e);
             if (ret != null) return ret;
@@ -306,19 +424,35 @@ public class Mesh implements Iterable<Mesh.T> {
 
         public boolean intersects(T t) { return t.intersects(p1.p, p2.p); }
 
+        public Segment getSegment() { return new Segment(p1.getPoint(), p2.getPoint()); }
+
         public void bindingGroupChanged(edu.berkeley.qfat.geom.BindingGroup newBindingGroup_) {
 
             edu.berkeley.qfat.geom.BindingGroup<E> newBindingGroup =
                 (edu.berkeley.qfat.geom.BindingGroup<E>)newBindingGroup_;
             if (newBindingGroup==null) return;
             if (this==newBindingGroup.getMaster()) return;
-            for(E eother : (Iterable<E>)newBindingGroup) {
+            HashSet<E> nbg = new HashSet<E>();
+            for(E eother : (Iterable<E>)newBindingGroup) nbg.add(eother);
+            for(E eother : nbg) {
                 if (next==null || prev==null) continue;
                 if (eother.next==null || eother.prev==null) continue;
+
                 if (next.isBoundTo(eother.pair.prev.pair) && !prev.isBoundTo(eother.pair.next.pair))
                     prev.bindTo(next.getBindingMatrix(eother.pair.prev.pair), eother.pair.next.pair);
                 if (!next.isBoundTo(eother.pair.prev.pair) && prev.isBoundTo(eother.pair.next.pair))
                     next.bindTo(prev.getBindingMatrix(eother.pair.next.pair), eother.pair.prev.pair);
+
+                /*
+                if (next.isBoundTo(eother.prev) && !prev.isBoundTo(eother.next))
+                    prev.bindTo(next.getBindingMatrix(eother.prev), eother.next);
+                if (!next.isBoundTo(eother.prev) && prev.isBoundTo(eother.next))
+                    next.bindTo(prev.getBindingMatrix(eother.next), eother.prev);
+                */
+                if (next.isBoundTo(eother.next) && !prev.isBoundTo(eother.prev))
+                    prev.bindTo(next.getBindingMatrix(eother.next), eother.prev);
+                if (!next.isBoundTo(eother.next) && prev.isBoundTo(eother.prev))
+                    next.bindTo(prev.getBindingMatrix(eother.prev), eother.next);
             }
 
         }
@@ -333,7 +467,6 @@ public class Mesh implements Iterable<Mesh.T> {
         }
         public float comparator() {
             return length();
-            //return t==null?0:(1/t.aspect());
         }
         public int compareTo(E e) {
             return e.comparator() > comparator() ? 1 : -1;
@@ -362,8 +495,10 @@ public class Mesh implements Iterable<Mesh.T> {
             System.out.println("  " + p1.p + " " + m.times(e.p1.p));
             System.out.println("  " + p2.p + " " + m.times(e.p2.p));
             */
+            /*
             if (m.times(e.p1.p).minus(p1.p).mag() > EPSILON) throw new Error();
             if (m.times(e.p2.p).minus(p2.p).mag() > EPSILON) throw new Error();
+            */
             this.bindTo(m, e);
         }
         
@@ -372,6 +507,8 @@ public class Mesh implements Iterable<Mesh.T> {
                 if (e==this) continue;
                 p1.bindTo(getBindingMatrix(e), e.p1);
                 p2.bindTo(getBindingMatrix(e), e.p2);
+                e.p1.setConstraint(getConstraint());
+                e.p2.setConstraint(getConstraint());
             }
         }
 
@@ -390,12 +527,14 @@ public class Mesh implements Iterable<Mesh.T> {
                 Point mid = e.midpoint();
                 Vertex r = e.next.p2;
                 Vertex l = e.pair.next.p2;
-                e.destroy();
-                e.pair.destroy();
-                newT(r.p, e.p1.p, mid,    null, 0);
-                newT(r.p, mid,    e.p2.p, null, 0);
-                newT(l.p, mid,    e.p1.p, null, 0);
-                newT(l.p, e.p2.p, mid,    null, 0);
+                if (!e.destroyed) {
+                    e.destroy();
+                    e.pair.destroy();
+                    newT(r.p, e.p1.p, mid,    null, 0);
+                    newT(r.p, mid,    e.p2.p, null, 0);
+                    newT(l.p, mid,    e.p1.p, null, 0);
+                    newT(l.p, e.p2.p, mid,    null, 0);
+                }
             }
             for(E e : (Iterable<E>)getBoundPeers()) {
                 Point mid = e.midpoint();
@@ -411,6 +550,10 @@ public class Mesh implements Iterable<Mesh.T> {
                 e.p2.getE(mid).pair.     bindTo(e.getBindingMatrix(firste), firstq);
                 e.p2.getE(mid).pair.pair.bindTo(e.getBindingMatrix(firste), firstq.pair);
             }
+            /*
+            first.setConstraint(firste.getConstraint());
+            firstq.setConstraint(firste.getConstraint());
+            */
             return null;
         }
 
@@ -460,7 +603,12 @@ public class Mesh implements Iterable<Mesh.T> {
         public double dihedralAngle() {
             Vec v1 = t.norm().times(-1);
             Vec v2 = pair.t.norm().times(-1);
-            return Math.acos(v1.norm().dot(v2.norm()));
+            double prod = v1.norm().dot(v2.norm());
+            prod = Math.min(1,prod);
+            prod = Math.max(-1,prod);
+            double ret = Math.acos(prod);
+            if (Double.isNaN(ret)) throw new Error("nan! " + prod);
+            return ret;
         }
 
         /** angle between this half-edge and the next */
@@ -470,6 +618,12 @@ public class Mesh implements Iterable<Mesh.T> {
             return Math.acos(v1.norm().dot(v2.norm()));
         }
 
+        public Vertex getOther(Vertex v) {
+            if (this.p1 == v) return p2;
+            if (this.p2 == v) return p1;
+            throw new Error();
+        }
+
         public void makeAdjacent(E e) {
             if (this.next == e) return;
             if (p2 != e.p1) throw new Error("cannot make adjacent -- no shared vertex");
@@ -554,7 +708,22 @@ public class Mesh implements Iterable<Mesh.T> {
         if (v2 != null) return new E(v2.getFreeIncident(), p1).pair;
         return new E(p1, p2);
     }
+    public boolean coalesce = false;
+    private static float round(float f) {
+        return Math.round(f*1000)/1000f;
+    }
     public T newT(Point p1, Point p2, Point p3, Vec norm, int colorclass) {
+        if (coalesce) {
+
+            for(Vertex v : vertices) { if (p1.distance(v.p) < EPSILON) { p1 = v.p; break; } }
+            for(Vertex v : vertices) { if (p2.distance(v.p) < EPSILON) { p2 = v.p; break; } }
+            for(Vertex v : vertices) { if (p3.distance(v.p) < EPSILON) { p3 = v.p; break; } }
+            /*
+            p1 = new Point(round(p1.x), round(p1.y), round(p1.z));
+            p2 = new Point(round(p2.x), round(p2.y), round(p2.z));
+            p3 = new Point(round(p3.x), round(p3.y), round(p3.z));
+            */
+        }
         if (norm != null) {
             Vec norm2 = p3.minus(p1).cross(p2.minus(p1));
             float dot = norm.dot(norm2);
@@ -576,12 +745,16 @@ public class Mesh implements Iterable<Mesh.T> {
         return ret;
     }
 
+    private int max_serial = 0;
     /** [UNIQUE] a triangle (face) */
     public final class T extends Triangle {
         public final E e1;
         public final int color;
         public final int colorclass;
 
+        public final int serial = max_serial++;
+        public boolean occluded;
+
         T(E e1, int colorclass) {
             this.e1 = e1;
             E e2 = e1.next;
@@ -625,25 +798,26 @@ public class Mesh implements Iterable<Mesh.T> {
         public void reinsert() { triangles.remove(this); triangles.add(this); }
 
         public boolean shouldBeDrawn() {
-            /*
+
             if (e1().bindingGroupSize() <= 1) return false;
             if (e2().bindingGroupSize() <= 1) return false;
             if (e3().bindingGroupSize() <= 1) return false;
-            */
+
             return true;
         }
 
+        public void glTriangle(GL gl, Matrix m) {
+            gl.glPushName(serial);
+            gl.glBegin(GL.GL_TRIANGLES);
+            glVertices(gl, m);
+            gl.glEnd();
+            gl.glPopName();
+        }
+
         /** issue gl.glVertex() for each of the triangle's points */
-        public void glVertices(GL gl) {
+        public void glVertices(GL gl, Matrix m) {
             if (!shouldBeDrawn()) return;
-            norm().glNormal(gl);
-            Point p1 = v1().goodp;
-            Point p2 = v2().goodp;
-            Point p3 = v3().goodp;
-            p1.glVertex(gl);
-            p2.glVertex(gl);
-            p3.glVertex(gl);
+            super.glVertices(gl, m);
         }
-
     }
 }