ViewDesignEngine/include/vde/brep/assembly_lod.h

#pragma once
/**
 * @file assembly_lod.h
 * @brief 大装配 LOD（细节层次）系统
 *
 * 为装配体节点提供三级 LOD 支持，基于视距自动切换。
 * 集成 InstanceCache 实现几何共享，减少大装配的内存占用。
 *
 * LOD 级别：
 *   - Full:       完整 B-Rep（精确几何）
 *   - Simplified: QEM 简化网格（快速渲染）
 *   - BoundingBox: AABB 包围盒（远距离/不可见）
 *
 * @ingroup brep
 */

#include "vde/brep/assembly.h"
#include "vde/brep/large_assembly.h"
#include "vde/core/aabb.h"
#include <functional>
#include <optional>

namespace vde::brep {

/// 将局部空间 AABB 变换到世界空间
[[nodiscard]] core::AABB3D compute_transformed_bounds(
    const core::AABB3D& local_bb, const Transform3D& tf);


// ═══════════════════════════════════════════════════════════
//  LODLevel
// ═══════════════════════════════════════════════════════════

/// 细节层次枚举
enum class LODLevel {
    Full,         ///< 完整 B-Rep 模型（精确几何）
    Simplified,   ///< QEM 简化后的三角网格
    BoundingBox   ///< 仅 AABB 包围盒（远距离/剔除测试）
};

/// LOD 级别转可读字符串
[[nodiscard]] inline const char* to_string(LODLevel level) {
    switch (level) {
        case LODLevel::Full:         return "Full";
        case LODLevel::Simplified:   return "Simplified";
        case LODLevel::BoundingBox:  return "BoundingBox";
    }
    return "Unknown";
}

// ═══════════════════════════════════════════════════════════
//  LODNode — per-node LOD state
// ═══════════════════════════════════════════════════════════

/// 每个装配节点的 LOD 状态
struct LODNode {
    AssemblyNode* node = nullptr;       ///< 对应的装配节点
    core::AABB3D world_bounds;          ///< 世界空间包围盒（缓存）
    LODLevel current_level = LODLevel::Full;   ///< 当前 LOD 级别
    bool manual_override = false;       ///< 是否手动设置了级别
};

// ═══════════════════════════════════════════════════════════
//  LODConfig
// ═══════════════════════════════════════════════════════════

/// LOD 系统配置参数
struct LODConfig {
    double near_plane  = 50.0;    ///< 近距离阈值：距离 < near_plane → Full
    double far_plane   = 500.0;   ///< 远距离阈值：距离 > far_plane → BoundingBox
    double screen_size_threshold = 0.02;  ///< 屏幕空间尺寸比阈值
    int    simplify_num_levels = 3;       ///< QEM 简化级别数
    bool   enable_auto_lod = true;        ///< 是否启用自动 LOD 切换
};

// ═══════════════════════════════════════════════════════════
//  AssemblyLOD
// ═══════════════════════════════════════════════════════════

/**
 * @brief 大装配 LOD 管理器
 *
 * 管理装配体所有节点的 LOD 级别。支持：
 *   - 自动视距驱动 LOD 选择
 *   - 手动设置节点 LOD 级别
 *   - 按 LOD 级别遍历装配体
 *   - 集成 InstanceCache 共享几何
 *
 * @code{.cpp}
 * Assembly assy("robot");
 * // ... 添加零件 ...
 * AssemblyLOD lod(assy);
 * lod.set_config(LODConfig{ .near_plane = 100, .far_plane = 1000 });
 *
 * // 自动选择 LOD
 * lod.compute_lod(camera_distance, screen_size);
 *
 * // 按 LOD 遍历
 * lod.traverse_assembly([&](const LODNode& n) {
 *     switch (n.current_level) {
 *         case LODLevel::Full:         render_brep(n);    break;
 *         case LODLevel::Simplified:   render_simplified(n); break;
 *         case LODLevel::BoundingBox:  render_bbox(n);    break;
 *     }
 * });
 * @endcode
 *
 * @ingroup brep
 */
class AssemblyLOD {
public:
    /**
     * @brief 从装配体构建 LOD 管理器
     *
     * 收集所有零件节点，预计算世界空间 AABB，
     * 通过 InstanceCache 注册可共享的几何。
     *
     * @param assembly 装配体引用
     */
    explicit AssemblyLOD(Assembly& assembly);

    /// 获取配置
    [[nodiscard]] const LODConfig& config() const { return config_; }

    /// 设置配置
    void set_config(const LODConfig& cfg);

    /**
     * @brief 获取所有 LOD 节点（扁平化列表）
     * @return LODNode 列表引用
     */
    [[nodiscard]] const std::vector<LODNode>& nodes() const { return nodes_; }

    /**
     * @brief 根据视距和屏幕尺寸自动选择 LOD 级别
     *
     * 选择规则：
     *   - distance > far_plane  → BoundingBox
     *   - distance < near_plane → Full
     *   - near_plane ≤ distance ≤ far_plane → Simplified
     *
     * @param camera_distance 相机到装配体中心的距离
     * @param screen_size    屏幕空间尺寸比（节点投影 / 屏幕尺寸）
     */
    void compute_lod(double camera_distance, double screen_size);

    /**
     * @brief 自动计算单个节点的 LOD 级别
     *
     * @param node           LOD 节点（含预计算的 world_bounds）
     * @param camera_distance 相机到装配体中心的距离
     * @param screen_size    屏幕空间尺寸比
     * @return 推荐的 LOD 级别
     */
    [[nodiscard]] LODLevel compute_lod_for_node(
        const LODNode& node,
        double camera_distance,
        double screen_size) const;

    /**
     * @brief 手动设置某节点的 LOD 级别
     *
     * 手动设置后，该节点将忽略自动 LOD 选择直到调用 clear_manual_override()。
     *
     * @param node  LOD 节点（通过 nodes() 获取）
     * @param level 要设置的 LOD 级别
     */
    void set_lod_level(LODNode& node, LODLevel level);

    /**
     * @brief 清除手动 LOD 设置
     *
     * @param node 要清除手动覆盖的节点
     */
    void clear_manual_override(LODNode& node);

    /// 清除所有节点的手动 LOD 设置
    void clear_all_manual_overrides();

    /**
     * @brief 按 LOD 级别遍历装配体
     *
     * 对每个零件节点调用 visitor，传入其 LODNode 状态。
     *
     * @param visitor 回调函数：void(const LODNode&)
     */
    template <typename Visitor>
    void traverse_assembly(Visitor&& visitor) const {
        for (const auto& node : nodes_) {
            visitor(node);
        }
    }

    /**
     * @brief 按 LOD 遍历（带装配层级上下文）
     *
     * 遍历装配体树，对每个零件节点调用 visitor。
     * 传入 LODNode、父变换矩阵、深度。
     *
     * @param visitor 回调：bool(LODNode&, const Transform3D& parent_tf, int depth)
     *                返回 false 可提前终止遍历
     */
    template <typename Visitor>
    bool traverse_with_context(Visitor&& visitor) const {
        return traverse_impl(&assembly_.root, Transform3D::Identity(), 0,
                             std::forward<Visitor>(visitor));
    }

    /// 获取 InstanceCache
    [[nodiscard]] InstanceCache& cache() { return cache_; }
    [[nodiscard]] const InstanceCache& cache() const { return cache_; }

    /// 零件总数
    [[nodiscard]] size_t part_count() const { return nodes_.size(); }

    /// 各级别统计
    struct LODStats {
        size_t full_count        = 0;
        size_t simplified_count  = 0;
        size_t bbox_count        = 0;
        size_t manual_count      = 0;
    };

    /// 获取当前 LOD 统计信息
    [[nodiscard]] LODStats statistics() const;

    /// 获取装配体总包围盒
    [[nodiscard]] core::AABB3D total_bounds() const { return total_bounds_; }

    /// 更新所有节点的世界空间包围盒（变换改变后调用）
    void update_bounds();

private:
    Assembly& assembly_;
    LODConfig config_;
    std::vector<LODNode> nodes_;
    InstanceCache cache_;
    core::AABB3D total_bounds_;

    /// 收集所有零件节点
    void collect_nodes(AssemblyNode* node, const Transform3D& parent_tf);

    /// 带上下文的遍历实现
    template <typename Visitor>
    bool traverse_impl(AssemblyNode* node, const Transform3D& parent_tf,
                       int depth, Visitor&& visitor) const {
        Transform3D world = parent_tf * node->local_transform;
        if (node->is_part()) {
            // 查找对应的 LODNode
            for (auto& ln : nodes_) {
                if (ln.node == node) {
                    if (!visitor(ln, world, depth))
                        return false;
                    break;
                }
            }
        }
        for (const auto& child : node->children) {
            if (!traverse_impl(child.get(), world, depth + 1,
                               std::forward<Visitor>(visitor)))
                return false;
        }
        return true;
    }
};

} // namespace vde::brep