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root/radiance/ray/src/cv/bsdfmesh.c
(Generate patch)

Comparing ray/src/cv/bsdfmesh.c (file contents):
Revision 2.5 by greg, Thu Nov 8 23:32:30 2012 UTC vs.
Revision 2.15 by greg, Tue Feb 18 16:06:51 2014 UTC

# Line 27 | Line 27 | typedef struct {
27          int             nrows, ncols;   /* array size (matches migration) */
28          float           *price;         /* migration prices */
29          short           *sord;          /* sort for each row, low to high */
30 +        float           *prow;          /* current price row */
31   } PRICEMAT;                     /* sorted pricing matrix */
32  
33   #define pricerow(p,i)   ((p)->price + (i)*(p)->ncols)
# Line 119 | Line 120 | run_subprocess(void)
120                  if (pid < 0) {
121                          fprintf(stderr, "%s: cannot fork subprocess\n",
122                                          progname);
123 +                        await_children(nchild);
124                          exit(1);
125                  }
126                  ++nchild;                       /* subprocess started */
# Line 138 | Line 140 | static int
140   msrt_cmp(void *b, const void *p1, const void *p2)
141   {
142          PRICEMAT        *pm = (PRICEMAT *)b;
143 <        int             ri = ((const short *)p1 - pm->sord) / pm->ncols;
144 <        float           c1 = pricerow(pm,ri)[*(const short *)p1];
143 <        float           c2 = pricerow(pm,ri)[*(const short *)p2];
143 >        float           c1 = pm->prow[*(const short *)p1];
144 >        float           c2 = pm->prow[*(const short *)p2];
145  
146          if (c1 > c2) return(1);
147          if (c1 < c2) return(-1);
# Line 170 | Line 171 | price_routes(PRICEMAT *pm, const RBFNODE *from_rbf, co
171          for (i = from_rbf->nrbf; i--; ) {
172              const double        from_ang = R2ANG(from_rbf->rbfa[i].crad);
173              FVECT               vfrom;
174 +            short               *srow;
175              ovec_from_pos(vfrom, from_rbf->rbfa[i].gx, from_rbf->rbfa[i].gy);
176 +            pm->prow = pricerow(pm,i);
177 +            srow = psortrow(pm,i);
178              for (j = to_rbf->nrbf; j--; ) {
179 <                pricerow(pm,i)[j] = acos(DOT(vfrom, vto[j])) +
180 <                                fabs(R2ANG(to_rbf->rbfa[j].crad) - from_ang);
181 <                psortrow(pm,i)[j] = j;
179 >                double          d;              /* quadratic cost function */
180 >                d = DOT(vfrom, vto[j]);
181 >                d = (d >= 1.) ? .0 : acos(d);
182 >                pm->prow[j] = d*d;
183 >                d = R2ANG(to_rbf->rbfa[j].crad) - from_ang;
184 >                pm->prow[j] += d*d;    
185 >                srow[j] = j;
186              }
187 <            qsort_r(psortrow(pm,i), pm->ncols, sizeof(short), pm, &msrt_cmp);
187 >            qsort_r(srow, pm->ncols, sizeof(short), pm, &msrt_cmp);
188          }
189          free(vto);
190   }
# Line 193 | Line 201 | free_routes(PRICEMAT *pm)
201   static double
202   min_cost(double amt2move, const double *avail, const PRICEMAT *pm, int s)
203   {
204 +        const short     *srow = psortrow(pm,s);
205 +        const float     *prow = pricerow(pm,s);
206          double          total_cost = 0;
207          int             j;
198
199        if (amt2move <= FTINY)                  /* pre-emptive check */
200                return(.0);
208                                                  /* move cheapest first */
209 <        for (j = 0; j < pm->ncols && amt2move > FTINY; j++) {
210 <                int     d = psortrow(pm,s)[j];
209 >        for (j = 0; (j < pm->ncols) & (amt2move > FTINY); j++) {
210 >                int     d = srow[j];
211                  double  amt = (amt2move < avail[d]) ? amt2move : avail[d];
212  
213 <                total_cost += amt * pricerow(pm,s)[d];
213 >                total_cost += amt * prow[d];
214                  amt2move -= amt;
215          }
216          return(total_cost);
217   }
218  
219 < /* Take a step in migration by choosing optimal bucket to transfer */
219 > /* Compare entries by moving price */
220 > static int
221 > rmovcmp(void *b, const void *p1, const void *p2)
222 > {
223 >        PRICEMAT        *pm = (PRICEMAT *)b;
224 >        const short     *ij1 = (const short *)p1;
225 >        const short     *ij2 = (const short *)p2;
226 >        float           price_diff;
227 >
228 >        if (ij1[1] < 0) return(ij2[1] >= 0);
229 >        if (ij2[1] < 0) return(-1);
230 >        price_diff = pricerow(pm,ij1[0])[ij1[1]] - pricerow(pm,ij2[0])[ij2[1]];
231 >        if (price_diff > 0) return(1);
232 >        if (price_diff < 0) return(-1);
233 >        return(0);
234 > }
235 >
236 > /* Take a step in migration by choosing reasonable bucket to transfer */
237   static double
238 < migration_step(MIGRATION *mig, double *src_rem, double *dst_rem, const PRICEMAT *pm)
238 > migration_step(MIGRATION *mig, double *src_rem, double *dst_rem, PRICEMAT *pm)
239   {
240 +        const int       max2check = 100;
241          const double    maxamt = 1./(double)pm->ncols;
242 <        const double    minamt = maxamt*5e-6;
242 >        const double    minamt = maxamt*1e-4;
243          double          *src_cost;
244 +        short           (*rord)[2];
245          struct {
246                  int     s, d;   /* source and destination */
247                  double  price;  /* price estimate per amount moved */
248                  double  amt;    /* amount we can move */
249          } cur, best;
250 <        int             i;
250 >        int             r2check, i, ri;
251 >        /*
252 >         * Check cheapest available routes only -- a higher adjusted
253 >         * destination price implies that another source is closer, so
254 >         * we can hold off considering more expensive options until
255 >         * some other (hopefully better) moves have been made.
256 >         */
257 >                                                /* most promising row order */
258 >        rord = (short (*)[2])malloc(sizeof(short)*2*pm->nrows);
259 >        if (rord == NULL)
260 >                goto memerr;
261 >        for (ri = pm->nrows; ri--; ) {
262 >            rord[ri][0] = ri;
263 >            rord[ri][1] = -1;
264 >            if (src_rem[ri] <= minamt)          /* enough source material? */
265 >                    continue;
266 >            for (i = 0; i < pm->ncols; i++)
267 >                if (dst_rem[ rord[ri][1] = psortrow(pm,ri)[i] ] > minamt)
268 >                        break;
269 >            if (i >= pm->ncols) {               /* moved all we can? */
270 >                free(rord);
271 >                return(.0);
272 >            }
273 >        }
274 >        if (pm->nrows > max2check)              /* sort if too many sources */
275 >                qsort_r(rord, pm->nrows, sizeof(short)*2, pm, &rmovcmp);
276                                                  /* allocate cost array */
277          src_cost = (double *)malloc(sizeof(double)*pm->nrows);
278 <        if (src_cost == NULL) {
279 <                fprintf(stderr, "%s: Out of memory in migration_step()\n",
229 <                                progname);
230 <                exit(1);
231 <        }
278 >        if (src_cost == NULL)
279 >                goto memerr;
280          for (i = pm->nrows; i--; )              /* starting costs for diff. */
281                  src_cost[i] = min_cost(src_rem[i], dst_rem, pm, i);
234
282                                                  /* find best source & dest. */
283          best.s = best.d = -1; best.price = FHUGE; best.amt = 0;
284 <        for (cur.s = pm->nrows; cur.s--; ) {
284 >        if ((r2check = pm->nrows) > max2check)
285 >                r2check = max2check;            /* put a limit on search */
286 >        for (ri = 0; ri < r2check; ri++) {      /* check each source row */
287              double      cost_others = 0;
288 <
289 <            if (src_rem[cur.s] <= minamt)
290 <                    continue;
291 <                                                /* examine cheapest dest. */
292 <            for (i = 0; i < pm->ncols; i++)
293 <                if (dst_rem[ cur.d = psortrow(pm,cur.s)[i] ] > minamt)
245 <                        break;
246 <            if (i >= pm->ncols)
247 <                break;
248 <            if ((cur.price = pricerow(pm,cur.s)[cur.d]) >= best.price)
249 <                continue;                       /* no point checking further */
288 >            cur.s = rord[ri][0];
289 >            if ((cur.d = rord[ri][1]) < 0 ||
290 >                        (cur.price = pricerow(pm,cur.s)[cur.d]) >= best.price) {
291 >                if (pm->nrows > max2check) break;       /* sorted end */
292 >                continue;                       /* else skip this one */
293 >            }
294              cur.amt = (src_rem[cur.s] < dst_rem[cur.d]) ?
295                                  src_rem[cur.s] : dst_rem[cur.d];
296 <            if (cur.amt > maxamt) cur.amt = maxamt;
297 <            dst_rem[cur.d] -= cur.amt;          /* add up differential costs */
296 >                                                /* don't just leave smidgen */
297 >            if (cur.amt > maxamt*1.02) cur.amt = maxamt;
298 >            dst_rem[cur.d] -= cur.amt;          /* add up opportunity costs */
299              for (i = pm->nrows; i--; )
300                  if (i != cur.s)
301 <                        cost_others += min_cost(src_rem[i], dst_rem, pm, i)
301 >                    cost_others += min_cost(src_rem[i], dst_rem, pm, i)
302                                          - src_cost[i];
303              dst_rem[cur.d] += cur.amt;          /* undo trial move */
304              cur.price += cost_others/cur.amt;   /* adjust effective price */
305              if (cur.price < best.price)         /* are we better than best? */
306 <                    best = cur;
306 >                best = cur;
307          }
308 <        free(src_cost);                         /* finish up */
309 <
308 >        free(src_cost);                         /* clean up */
309 >        free(rord);
310          if ((best.s < 0) | (best.d < 0))        /* nothing left to move? */
311                  return(.0);
312                                                  /* else make the actual move */
# Line 269 | Line 314 | migration_step(MIGRATION *mig, double *src_rem, double
314          src_rem[best.s] -= best.amt;
315          dst_rem[best.d] -= best.amt;
316          return(best.amt);
317 + memerr:
318 +        fprintf(stderr, "%s: Out of memory in migration_step()\n", progname);
319 +        exit(1);
320   }
321  
274 #ifdef DEBUG
275 static char *
276 thetaphi(const FVECT v)
277 {
278        static char     buf[128];
279        double          theta, phi;
280
281        theta = 180./M_PI*acos(v[2]);
282        phi = 180./M_PI*atan2(v[1],v[0]);
283        sprintf(buf, "(%.0f,%.0f)", theta, phi);
284
285        return(buf);
286 }
287 #endif
288
322   /* Compute and insert migration along directed edge (may fork child) */
323   static MIGRATION *
324   create_migration(RBFNODE *from_rbf, RBFNODE *to_rbf)
# Line 295 | Line 328 | create_migration(RBFNODE *from_rbf, RBFNODE *to_rbf)
328          MIGRATION       *newmig;
329          double          *src_rem, *dst_rem;
330          double          total_rem = 1., move_amt;
331 <        int             i;
331 >        int             i, j;
332                                                  /* check if exists already */
333          for (newmig = from_rbf->ejl; newmig != NULL;
334                          newmig = nextedge(from_rbf,newmig))
335                  if (newmig->rbfv[1] == to_rbf)
336                          return(NULL);
337                                                  /* else allocate */
338 + #ifdef DEBUG
339 +        fprintf(stderr, "Building path from (theta,phi) (%.1f,%.1f) ",
340 +                        get_theta180(from_rbf->invec),
341 +                        get_phi360(from_rbf->invec));
342 +        fprintf(stderr, "to (%.1f,%.1f) with %d x %d matrix\n",
343 +                        get_theta180(to_rbf->invec),
344 +                        get_phi360(to_rbf->invec),
345 +                        from_rbf->nrbf, to_rbf->nrbf);
346 + #endif
347          newmig = new_migration(from_rbf, to_rbf);
348          if (run_subprocess())
349                  return(newmig);                 /* child continues */
# Line 313 | Line 355 | create_migration(RBFNODE *from_rbf, RBFNODE *to_rbf)
355                                  progname);
356                  exit(1);
357          }
316 #ifdef DEBUG
317        fprintf(stderr, "Building path from (theta,phi) %s ",
318                        thetaphi(from_rbf->invec));
319        fprintf(stderr, "to %s with %d x %d matrix\n",
320                        thetaphi(to_rbf->invec),
321                        from_rbf->nrbf, to_rbf->nrbf);
322 #endif
358                                                  /* starting quantities */
359          memset(newmig->mtx, 0, sizeof(float)*from_rbf->nrbf*to_rbf->nrbf);
360          for (i = from_rbf->nrbf; i--; )
361                  src_rem[i] = rbf_volume(&from_rbf->rbfa[i]) / from_rbf->vtotal;
362 <        for (i = to_rbf->nrbf; i--; )
363 <                dst_rem[i] = rbf_volume(&to_rbf->rbfa[i]) / to_rbf->vtotal;
362 >        for (j = to_rbf->nrbf; j--; )
363 >                dst_rem[j] = rbf_volume(&to_rbf->rbfa[j]) / to_rbf->vtotal;
364 >
365          do {                                    /* move a bit at a time */
366                  move_amt = migration_step(newmig, src_rem, dst_rem, &pmtx);
367                  total_rem -= move_amt;
332 #ifdef DEBUG
333                if (!nchild)
334                        fprintf(stderr, "\r%.9f remaining...", total_rem);
335 #endif
368          } while ((total_rem > end_thresh) & (move_amt > 0));
369 < #ifdef DEBUG
338 <        if (!nchild) fputs("done.\n", stderr);
339 <        else fprintf(stderr, "finished with %.9f remaining\n", total_rem);
340 < #endif
369 >
370          for (i = from_rbf->nrbf; i--; ) {       /* normalize final matrix */
371 <            float       nf = rbf_volume(&from_rbf->rbfa[i]);
343 <            int         j;
371 >            double      nf = rbf_volume(&from_rbf->rbfa[i]);
372              if (nf <= FTINY) continue;
373              nf = from_rbf->vtotal / nf;
374              for (j = to_rbf->nrbf; j--; )
375 <                mtx_coef(newmig,i,j) *= nf;
375 >                mtx_coef(newmig,i,j) *= nf;     /* row now sums to 1.0 */
376          }
377          end_subprocess();                       /* exit here if subprocess */
378          free_routes(&pmtx);                     /* free working arrays */
# Line 379 | Line 407 | overlaps_tri(const RBFNODE *bv0, const RBFNODE *bv1, c
407          return(vother[im_rev] != NULL);
408   }
409  
410 < /* Find context hull vertex to complete triangle (oriented call) */
410 > /* Find convex hull vertex to complete triangle (oriented call) */
411   static RBFNODE *
412   find_chull_vert(const RBFNODE *rbf0, const RBFNODE *rbf1)
413   {
# Line 400 | Line 428 | find_chull_vert(const RBFNODE *rbf0, const RBFNODE *rb
428                  if (DOT(vp, vmid) <= FTINY)
429                          continue;               /* wrong orientation */
430                  area2 = .25*DOT(vp,vp);
431 <                VSUB(vp, rbf->invec, rbf0->invec);
431 >                VSUB(vp, rbf->invec, vmid);
432                  dprod = -DOT(vp, vejn);
433                  VSUM(vp, vp, vejn, dprod);      /* above guarantees non-zero */
434                  dprod = DOT(vp, vmid) / VLEN(vp);
# Line 456 | Line 484 | mesh_from_edge(MIGRATION *edge)
484                  }
485          }
486   }
487 +
488 + /* Add normal direction if missing */
489 + static void
490 + check_normal_incidence(void)
491 + {
492 +        const int       saved_nprocs = nprocs;
493 +        RBFNODE         *near_rbf, *mir_rbf, *rbf;
494 +        double          bestd;
495 +        int             n, i, j;
496 +
497 +        if (dsf_list == NULL)
498 +                return;                         /* XXX should be error? */
499 +        near_rbf = dsf_list;
500 +        bestd = input_orient*near_rbf->invec[2];
501 +        if (single_plane_incident) {            /* ordered plane incidence? */
502 +                if (bestd >= 1.-2.*FTINY)
503 +                        return;                 /* already have normal */
504 +        } else {
505 +                switch (inp_coverage) {
506 +                case INP_QUAD1:
507 +                case INP_QUAD2:
508 +                case INP_QUAD3:
509 +                case INP_QUAD4:
510 +                        break;                  /* quadrilateral symmetry? */
511 +                default:
512 +                        return;                 /* else we can interpolate */
513 +                }
514 +                for (rbf = near_rbf->next; rbf != NULL; rbf = rbf->next) {
515 +                        const double    d = input_orient*rbf->invec[2];
516 +                        if (d >= 1.-2.*FTINY)
517 +                                return;         /* seems we have normal */
518 +                        if (d > bestd) {
519 +                                near_rbf = rbf;
520 +                                bestd = d;
521 +                        }
522 +                }
523 +        }
524 +        if (mig_list != NULL) {                 /* need to be called first */
525 +                fprintf(stderr, "%s: Late call to check_normal_incidence()\n",
526 +                                progname);
527 +                exit(1);
528 +        }
529 + #ifdef DEBUG
530 +        fprintf(stderr, "Interpolating normal incidence by mirroring (%.1f,%.1f)\n",
531 +                        get_theta180(near_rbf->invec), get_phi360(near_rbf->invec));
532 + #endif
533 +                                                /* mirror nearest incidence */
534 +        n = sizeof(RBFNODE) + sizeof(RBFVAL)*(near_rbf->nrbf-1);
535 +        mir_rbf = (RBFNODE *)malloc(n);
536 +        if (mir_rbf == NULL)
537 +                goto memerr;
538 +        memcpy(mir_rbf, near_rbf, n);
539 +        mir_rbf->ord = near_rbf->ord - 1;       /* not used, I think */
540 +        mir_rbf->next = NULL;
541 +        rev_rbf_symmetry(mir_rbf, MIRROR_X|MIRROR_Y);
542 +        nprocs = 1;                             /* compute migration matrix */
543 +        if (mig_list != create_migration(mir_rbf, near_rbf))
544 +                exit(1);                        /* XXX should never happen! */
545 +        n = 0;                                  /* count migrating particles */
546 +        for (i = 0; i < mtx_nrows(mig_list); i++)
547 +            for (j = 0; j < mtx_ncols(mig_list); j++)
548 +                n += (mtx_coef(mig_list,i,j) > FTINY);
549 +        rbf = (RBFNODE *)malloc(sizeof(RBFNODE) + sizeof(RBFVAL)*(n-1));
550 +        if (rbf == NULL)
551 +                goto memerr;
552 +        rbf->next = NULL; rbf->ejl = NULL;
553 +        rbf->invec[0] = rbf->invec[1] = 0; rbf->invec[2] = 1.;
554 +        rbf->nrbf = n;
555 +        rbf->vtotal = .5 + .5*mig_list->rbfv[1]->vtotal/mig_list->rbfv[0]->vtotal;
556 +        n = 0;                                  /* advect RBF lobes halfway */
557 +        for (i = 0; i < mtx_nrows(mig_list); i++) {
558 +            const RBFVAL        *rbf0i = &mig_list->rbfv[0]->rbfa[i];
559 +            const float         peak0 = rbf0i->peak;
560 +            const double        rad0 = R2ANG(rbf0i->crad);
561 +            FVECT               v0;
562 +            float               mv;
563 +            ovec_from_pos(v0, rbf0i->gx, rbf0i->gy);
564 +            for (j = 0; j < mtx_ncols(mig_list); j++)
565 +                if ((mv = mtx_coef(mig_list,i,j)) > FTINY) {
566 +                        const RBFVAL    *rbf1j = &mig_list->rbfv[1]->rbfa[j];
567 +                        double          rad2;
568 +                        FVECT           v;
569 +                        int             pos[2];
570 +                        rad2 = R2ANG(rbf1j->crad);
571 +                        rad2 = .5*(rad0*rad0 + rad2*rad2);
572 +                        rbf->rbfa[n].peak = peak0 * mv * rbf->vtotal *
573 +                                                rad0*rad0/rad2;
574 +                        rbf->rbfa[n].crad = ANG2R(sqrt(rad2));
575 +                        ovec_from_pos(v, rbf1j->gx, rbf1j->gy);
576 +                        geodesic(v, v0, v, .5, GEOD_REL);
577 +                        pos_from_vec(pos, v);
578 +                        rbf->rbfa[n].gx = pos[0];
579 +                        rbf->rbfa[n].gy = pos[1];
580 +                        ++n;
581 +                }
582 +        }
583 +        rbf->vtotal *= mig_list->rbfv[0]->vtotal;
584 +        nprocs = saved_nprocs;                  /* final clean-up */
585 +        free(mir_rbf);
586 +        free(mig_list);
587 +        mig_list = near_rbf->ejl = NULL;
588 +        insert_dsf(rbf);                        /* insert interpolated normal */
589 +        return;
590 + memerr:
591 +        fprintf(stderr, "%s: Out of memory in check_normal_incidence()\n",
592 +                                progname);
593 +        exit(1);
594 + }
595          
596   /* Build our triangle mesh from recorded RBFs */
597   void
# Line 464 | Line 600 | build_mesh(void)
600          double          best2 = M_PI*M_PI;
601          RBFNODE         *shrt_edj[2];
602          RBFNODE         *rbf0, *rbf1;
603 +                                                /* add normal if needed */
604 +        check_normal_incidence();
605                                                  /* check if isotropic */
606          if (single_plane_incident) {
607                  for (rbf0 = dsf_list; rbf0 != NULL; rbf0 = rbf0->next)

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