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root/radiance/ray/src/common/interp2d.c
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Comparing ray/src/common/interp2d.c (file contents):
Revision 2.11 by greg, Fri Feb 15 01:26:47 2013 UTC vs.
Revision 2.13 by greg, Sat Feb 16 00:41:12 2013 UTC

# Line 23 | Line 23 | static const char RCSid[] = "$Id$";
23   * to reduce the influence of distant neighbors.  This yields a
24   * smooth interpolation regardless of how the sample points are
25   * initially distributed.  Evaluation is accelerated by use of
26 < * a fast approximation to the atan2(y,x) function and an array
27 < * of flags indicating where weights are (nearly) zero.
26 > * a fast approximation to the atan2(y,x) function and a low-res
27 > * map indicating where sample weights are significant.
28   ****************************************************************/
29  
30   #include <stdio.h>
# Line 41 | Line 41 | typedef struct {
41          float   dm;             /* distance measure in this direction */
42   } SAMPORD;
43  
44 + /* private routine to encode sample diameter with range checks */
45 + static int
46 + encode_diameter(const INTERP2 *ip, double d)
47 + {
48 +        const int       ed = ENCODE_DIA(ip, d);
49 +
50 +        if (ed <= 0)
51 +                return(0);
52 +        if (ed >= 0xffff)
53 +                return(0xffff);
54 +        return(ed);
55 + }
56 +
57   /* Allocate a new set of interpolation samples (caller assigns spt[] array) */
58   INTERP2 *
59   interp2_alloc(int nsamps)
# Line 100 | Line 113 | interp2_spacing(INTERP2 *ip, double mind)
113          ip->dmin = mind;
114   }
115  
116 + /* Compute unnormalized weight for a position relative to a sample */
117 + double
118 + interp2_wti(INTERP2 *ip, const int i, double x, double y)
119 + {
120 +        double          dir, rd, r2, d2;
121 +        int             ri;
122 +                                /* get relative direction */
123 +        x -= ip->spt[i][0];
124 +        y -= ip->spt[i][1];
125 +        dir = atan2a(y, x);
126 +        dir += 2.*PI*(dir < 0);
127 +                                /* linear radius interpolation */
128 +        rd = dir * (NI2DIR/2./PI);
129 +        ri = (int)rd;
130 +        rd -= (double)ri;
131 +        rd = (1.-rd)*ip->da[i].dia[ri] + rd*ip->da[i].dia[(ri+1)%NI2DIR];
132 +        rd = ip->smf * DECODE_DIA(ip, rd);
133 +        r2 = 2.*rd*rd;
134 +        d2 = x*x + y*y;
135 +        if (d2 > 21.*r2)        /* result would be < 1e-9 */
136 +                return(.0);
137 +                                /* Gaussian times harmonic weighting */
138 +        return( exp(-d2/r2) * ip->dmin/(ip->dmin + sqrt(d2)) );
139 + }
140 +
141 + /* private call to get grid flag index */
142 + static int
143 + interp2_flagpos(int fgi[2], INTERP2 *ip, double x, double y)
144 + {
145 +        int     inbounds = 0;
146 +
147 +        if (ip == NULL)         /* paranoia */
148 +                return(-1);
149 +                                /* need to compute interpolant? */
150 +        if (ip->da == NULL && !interp2_analyze(ip))
151 +                return(-1);
152 +                                /* get x & y grid positions */
153 +        fgi[0] = (x - ip->smin[0]) * NI2DIM / (ip->smax[0] - ip->smin[0]);
154 +
155 +        if (fgi[0] >= NI2DIM)
156 +                fgi[0] = NI2DIM-1;
157 +        else if (fgi[0] < 0)
158 +                fgi[0] = 0;
159 +        else
160 +                ++inbounds;
161 +
162 +        fgi[1] = (y - ip->smin[1]) * NI2DIM / (ip->smax[1] - ip->smin[1]);
163 +
164 +        if (fgi[1] >= NI2DIM)
165 +                fgi[1] = NI2DIM-1;
166 +        else if (fgi[1] < 0)
167 +                fgi[1] = 0;
168 +        else
169 +                ++inbounds;
170 +
171 +        return(inbounds == 2);
172 + }
173 +
174 + #define setflg(fl,xi,yi)        ((fl)[yi] |= 1<<(xi))
175 +
176 + #define chkflg(fl,xi,yi)        ((fl)[yi]>>(xi) & 1)
177 +
178 + /* private flood function to determine sample influence */
179 + static void
180 + influence_flood(INTERP2 *ip, const int i, unsigned short visited[NI2DIM],
181 +                        int xfi, int yfi)
182 + {
183 +        double  gx = (xfi+.5)*(1./NI2DIM)*(ip->smax[0] - ip->smin[0]) +
184 +                                        ip->smin[0];
185 +        double  gy = (yfi+.5)*(1./NI2DIM)*(ip->smax[1] - ip->smin[1]) +
186 +                                        ip->smin[1];
187 +        double  dx = gx - ip->spt[i][0];
188 +        double  dy = gy - ip->spt[i][1];
189 +
190 +        setflg(visited, xfi, yfi);
191 +
192 +        if (dx*dx + dy*dy > 2.*ip->grid2 && interp2_wti(ip, i, gx, gy) <= 1e-7)
193 +                return;
194 +
195 +        setflg(ip->da[i].infl, xfi, yfi);
196 +
197 +        if (xfi > 0 && !chkflg(visited, xfi-1, yfi))
198 +                influence_flood(ip, i, visited, xfi-1, yfi);
199 +
200 +        if (yfi > 0 && !chkflg(visited, xfi, yfi-1))
201 +                influence_flood(ip, i, visited, xfi, yfi-1);
202 +
203 +        if (xfi < NI2DIM-1 && !chkflg(visited, xfi+1, yfi))
204 +                influence_flood(ip, i, visited, xfi+1, yfi);
205 +
206 +        if (yfi < NI2DIM-1 && !chkflg(visited, xfi, yfi+1))
207 +                influence_flood(ip, i, visited, xfi, yfi+1);
208 + }
209 +
210 + /* private call to compute sample influence maps */
211 + static void
212 + map_influence(INTERP2 *ip)
213 + {
214 +        unsigned short  visited[NI2DIM];
215 +        int             fgi[2];
216 +        int             i, j;
217 +
218 +        for (i = ip->ns; i--; ) {
219 +                for (j = NI2DIM; j--; ) {
220 +                        ip->da[i].infl[j] = 0;
221 +                        visited[j] = 0;
222 +                }
223 +                interp2_flagpos(fgi, ip, ip->spt[i][0], ip->spt[i][1]);
224 +
225 +                influence_flood(ip, i, visited, fgi[0], fgi[1]);
226 +        }
227 + }
228 +
229   /* Modify smoothing parameter by the given factor */
230   void
231   interp2_smooth(INTERP2 *ip, double sf)
232   {
233 +        float   old_smf = ip->smf;
234 +
235          if ((ip->smf *= sf) < NI2DSMF)
236                  ip->smf = NI2DSMF;
237 +                                        /* need to recompute influence maps? */
238 +        if (ip->da != NULL && (old_smf*.85 > ip->smf) |
239 +                                (ip->smf > old_smf*1.15))
240 +                map_influence(ip);
241   }
242  
243   /* private call-back to sort position index */
# Line 137 | Line 269 | sort_samples(SAMPORD *sord, const INTERP2 *ip, double
269          qsort(sord, ip->ns, sizeof(SAMPORD), &cmp_spos);
270   }
271  
140 /* private routine to encode sample diameter with range checks */
141 static int
142 encode_diameter(const INTERP2 *ip, double d)
143 {
144        const int       ed = ENCODE_DIA(ip, d);
145
146        if (ed <= 0)
147                return(0);
148        if (ed >= 0xffff)
149                return(0xffff);
150        return(ed);
151 }
152
272   /* (Re)compute anisotropic basis function interpolant (normally automatic) */
273   int
274   interp2_analyze(INTERP2 *ip)
# Line 170 | Line 289 | interp2_analyze(INTERP2 *ip)
289          ip->smin[0] = ip->smin[1] = FHUGE;
290          ip->smax[0] = ip->smax[1] = -FHUGE;
291          for (i = ip->ns; i--; ) {
292 <                if (ip->spt[i][0] < ip->smin[0])
293 <                        ip->smin[0] = ip->spt[i][0];
294 <                if (ip->spt[i][0] > ip->smax[0])
295 <                        ip->smax[0] = ip->spt[i][0];
177 <                if (ip->spt[i][1] < ip->smin[1])
178 <                        ip->smin[1] = ip->spt[i][1];
179 <                if (ip->spt[i][1] > ip->smax[1])
180 <                        ip->smax[1] = ip->spt[i][1];
292 >                if (ip->spt[i][0] < ip->smin[0]) ip->smin[0] = ip->spt[i][0];
293 >                if (ip->spt[i][0] > ip->smax[0]) ip->smax[0] = ip->spt[i][0];
294 >                if (ip->spt[i][1] < ip->smin[1]) ip->smin[1] = ip->spt[i][1];
295 >                if (ip->spt[i][1] > ip->smax[1]) ip->smax[1] = ip->spt[i][1];
296          }
297          ip->grid2 = ((ip->smax[0]-ip->smin[0])*(ip->smax[0]-ip->smin[0]) +
298                          (ip->smax[1]-ip->smin[1])*(ip->smax[1]-ip->smin[1])) *
# Line 185 | Line 300 | interp2_analyze(INTERP2 *ip)
300          if (ip->grid2 <= FTINY*ip->dmin*ip->dmin)
301                  return(0);
302                                          /* allocate analysis data */
303 <        ip->da = (struct interp2_samp *)calloc( ip->ns,
304 <                                        sizeof(struct interp2_samp) );
303 >        ip->da = (struct interp2_samp *)malloc(
304 >                                sizeof(struct interp2_samp)*ip->ns );
305          if (ip->da == NULL)
306                  return(0);
307 <                                        /* get temporary arrays */
307 >                                        /* allocate temporary arrays */
308          sortord = (SAMPORD *)malloc(sizeof(SAMPORD)*ip->ns);
309          rightrndx = (int *)malloc(sizeof(int)*ip->ns);
310          leftrndx = (int *)malloc(sizeof(int)*ip->ns);
# Line 250 | Line 365 | interp2_analyze(INTERP2 *ip)
365                      }
366              }
367          }
368 <        free(sortord);                  /* clean up */
368 >        free(sortord);                  /* release temp arrays */
369          free(rightrndx);
370          free(leftrndx);
371          free(endrndx);
372 <        return(1);
372 >                                        /* map sample influence areas */
373 >        map_influence(ip);
374 >        return(1);                      /* all done */
375   }
376  
260 /* Compute unnormalized weight for a position relative to a sample */
261 double
262 interp2_wti(INTERP2 *ip, const int i, double x, double y)
263 {
264        double          dir, rd, r2, d2;
265        int             ri;
266                                /* get relative direction */
267        x -= ip->spt[i][0];
268        y -= ip->spt[i][1];
269        dir = atan2a(y, x);
270        dir += 2.*PI*(dir < 0);
271                                /* linear radius interpolation */
272        rd = dir * (NI2DIR/2./PI);
273        ri = (int)rd;
274        rd -= (double)ri;
275        rd = (1.-rd)*ip->da[i].dia[ri] + rd*ip->da[i].dia[(ri+1)%NI2DIR];
276        rd = ip->smf * DECODE_DIA(ip, rd);
277        r2 = 2.*rd*rd;
278        d2 = x*x + y*y;
279        if (d2 > 21.*r2)        /* result would be < 1e-9 */
280                return(.0);
281                                /* Gaussian times harmonic weighting */
282        return( exp(-d2/r2) * ip->dmin/(ip->dmin + sqrt(d2)) );
283 }
284
285 /* private call to get grid flag index */
286 static int
287 interp2_flagpos(int fgi[2], INTERP2 *ip, double x, double y)
288 {
289        int     ingrid = 1;
290
291        if (ip == NULL)         /* paranoia */
292                return(-1);
293                                /* need to compute interpolant? */
294        if (ip->da == NULL && !interp2_analyze(ip))
295                return(-1);
296                                /* get grid position */
297        fgi[0] = (x - ip->smin[0]) * NI2DIM / (ip->smax[0] - ip->smin[0]);
298        if (fgi[0] >= NI2DIM) {
299                fgi[0] = NI2DIM-1;
300                ingrid = 0;
301        } else if (fgi[0] < 0) {
302                fgi[0] = 0;
303                ingrid = 0;
304        }
305        fgi[1] = (y - ip->smin[1]) * NI2DIM / (ip->smax[1] - ip->smin[1]);
306        if (fgi[1] >= NI2DIM) {
307                fgi[1] = NI2DIM-1;
308                ingrid = 0;
309        } else if (fgi[1] < 0) {
310                fgi[1] = 0;
311                ingrid = 0;
312        }
313        return(ingrid);
314 }
315
316 /* private call to set black flag if not too close to the given sample */
317 static void
318 setblk(INTERP2 *ip, const int i, const int gi[2])
319 {
320        double  dx = (gi[0]+.5)*(1./NI2DIM)*(ip->smax[0] - ip->smin[0]) +
321                                        ip->smin[0] - ip->spt[i][0];
322        double  dy = (gi[1]+.5)*(1./NI2DIM)*(ip->smax[1] - ip->smin[1]) +
323                                        ip->smin[1] - ip->spt[i][1];
324
325        if (dx*dx + dy*dy > 2.*ip->grid2)
326                ip->da[i].blkflg[gi[1]] |= 1<<gi[0];
327 }
328
329 #define chkblk(ip,i,gi) ((ip)->da[i].blkflg[(gi)[1]]>>(gi)[0] & 1)
330
377   /* Assign full set of normalized weights to interpolate the given position */
378   int
379   interp2_weights(float wtv[], INTERP2 *ip, double x, double y)
380   {
381          double  wnorm;
382          int     fgi[2];
337        int     ingrid;
383          int     i;
384  
385          if (wtv == NULL)
386                  return(0);
387                                          /* get flag position */
388 <        if ((ingrid = interp2_flagpos(fgi, ip, x, y)) < 0)
388 >        if (interp2_flagpos(fgi, ip, x, y) < 0)
389                  return(0);
390  
391          wnorm = 0;                      /* compute raw weights */
392          for (i = ip->ns; i--; )
393 <            if (chkblk(ip, i, fgi)) {
349 <                wtv[i] = 0;
350 <            } else {
393 >            if (chkflg(ip->da[i].infl, fgi[0], fgi[1])) {
394                  double  wt = interp2_wti(ip, i, x, y);
395                  wtv[i] = wt;
396                  wnorm += wt;
397 <                if (wt <= 1e-9 && ingrid)
398 <                        setblk(ip, i, fgi);
356 <            }
397 >            } else
398 >                wtv[i] = 0;
399          if (wnorm <= 0)                 /* too far from all our samples! */
400                  return(0);
401          wnorm = 1./wnorm;               /* normalize weights */
# Line 369 | Line 411 | interp2_topsamp(float wt[], int si[], const int n, INT
411   {
412          int     nn = 0;
413          int     fgi[2];
372        int     ingrid;
414          double  wnorm;
415          int     i, j;
416  
417          if ((n <= 0) | (wt == NULL) | (si == NULL))
418                  return(0);
419                                          /* get flag position */
420 <        if ((ingrid = interp2_flagpos(fgi, ip, x, y)) < 0)
420 >        if (interp2_flagpos(fgi, ip, x, y) < 0)
421                  return(0);
422                                          /* identify top n weights */
423          for (i = ip->ns; i--; )
424 <            if (!chkblk(ip, i, fgi)) {
424 >            if (chkflg(ip->da[i].infl, fgi[0], fgi[1])) {
425                  const double    wti = interp2_wti(ip, i, x, y);
385                if (wti <= 1e-9) {
386                        if (ingrid)
387                                setblk(ip, i, fgi);
388                        continue;
389                }
426                  for (j = nn; j > 0; j--) {
427                          if (wt[j-1] >= wti)
428                                  break;

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