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

Comparing ray/src/cv/bsdfmesh.c (file contents):
Revision 2.17 by greg, Wed Mar 5 22:47:16 2014 UTC vs.
Revision 2.28 by greg, Wed Mar 26 22:29:08 2014 UTC

# Line 18 | Line 18 | static const char RCSid[] = "$Id$";
18   #include <string.h>
19   #include <math.h>
20   #include "bsdfrep.h"
21 +
22 + #ifndef NEIGH_FACT2
23 + #define NEIGH_FACT2     0.1     /* empirical neighborhood distance weight */
24 + #endif
25                                  /* number of processes to run */
26   int                     nprocs = 1;
27                                  /* number of children (-1 in child) */
28   static int              nchild = 0;
29  
26 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)
34 #define psortrow(p,i)   ((p)->sord + (i)*(p)->ncols)
35
30   /* Create a new migration holder (sharing memory for multiprocessing) */
31   static MIGRATION *
32   new_migration(RBFNODE *from_rbf, RBFNODE *to_rbf)
# Line 135 | Line 129 | run_subprocess(void)
129  
130   #endif  /* ! _WIN32 */
131  
132 < /* Comparison routine needed for sorting price row */
139 < static int
140 < msrt_cmp(void *b, const void *p1, const void *p2)
141 < {
142 <        PRICEMAT        *pm = (PRICEMAT *)b;
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);
148 <        return(0);
149 < }
150 <
151 < /* Compute (and allocate) migration price matrix for optimization */
132 > /* Compute normalized distribution scattering functions for comparison */
133   static void
134 < price_routes(PRICEMAT *pm, const RBFNODE *from_rbf, const RBFNODE *to_rbf)
134 > compute_nDSFs(const RBFNODE *rbf0, const RBFNODE *rbf1)
135   {
136 <        FVECT   *vto = (FVECT *)malloc(sizeof(FVECT) * to_rbf->nrbf);
137 <        int     i, j;
136 >        const double    nf0 = (GRIDRES*GRIDRES) / rbf0->vtotal;
137 >        const double    nf1 = (GRIDRES*GRIDRES) / rbf1->vtotal;
138 >        int             x, y;
139 >        FVECT           dv;
140  
141 <        pm->nrows = from_rbf->nrbf;
142 <        pm->ncols = to_rbf->nrbf;
143 <        pm->price = (float *)malloc(sizeof(float) * pm->nrows*pm->ncols);
144 <        pm->sord = (short *)malloc(sizeof(short) * pm->nrows*pm->ncols);
145 <        
163 <        if ((pm->price == NULL) | (pm->sord == NULL) | (vto == NULL)) {
164 <                fprintf(stderr, "%s: Out of memory in migration_costs()\n",
165 <                                progname);
166 <                exit(1);
167 <        }
168 <        for (j = to_rbf->nrbf; j--; )           /* save repetitive ops. */
169 <                ovec_from_pos(vto[j], to_rbf->rbfa[j].gx, to_rbf->rbfa[j].gy);
170 <
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 <                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;
141 >        for (x = GRIDRES; x--; )
142 >            for (y = GRIDRES; y--; ) {
143 >                ovec_from_pos(dv, x, y);        /* cube root (brightness) */
144 >                dsf_grid[x][y].val[0] = pow(nf0*eval_rbfrep(rbf0, dv), .3333);
145 >                dsf_grid[x][y].val[1] = pow(nf1*eval_rbfrep(rbf1, dv), .3333);
146              }
147 <            qsort_r(srow, pm->ncols, sizeof(short), pm, &msrt_cmp);
188 <        }
189 <        free(vto);
190 < }
147 > }      
148  
149 < /* Free price matrix */
193 < static void
194 < free_routes(PRICEMAT *pm)
195 < {
196 <        free(pm->price); pm->price = NULL;
197 <        free(pm->sord); pm->sord = NULL;
198 < }
199 <
200 < /* Compute minimum (optimistic) cost for moving the given source material */
149 > /* Compute neighborhood distance-squared (dissimilarity) */
150   static double
151 < min_cost(double amt2move, const double *avail, const PRICEMAT *pm, int s)
151 > neighborhood_dist2(int x0, int y0, int x1, int y1)
152   {
153 <        const short     *srow = psortrow(pm,s);
154 <        const float     *prow = pricerow(pm,s);
155 <        double          total_cost = 0;
156 <        int             j;
157 <                                                /* move cheapest first */
158 <        for (j = 0; (j < pm->ncols) & (amt2move > FTINY); j++) {
159 <                int     d = srow[j];
160 <                double  amt = (amt2move < avail[d]) ? amt2move : avail[d];
161 <
162 <                total_cost += amt * prow[d];
214 <                amt2move -= amt;
153 >        int     rad = GRIDRES>>5;
154 >        double  sum2 = 0.;
155 >        double  d;
156 >        int     p[4];
157 >        int     i, j;
158 >                                                /* check radius */
159 >        p[0] = x0; p[1] = y0; p[2] = x1; p[3] = y1;
160 >        for (i = 4; i--; ) {
161 >                if (p[i] < rad) rad = p[i];
162 >                if (GRIDRES-1-p[i] < rad) rad = GRIDRES-1-p[i];
163          }
164 <        return(total_cost);
164 >        for (i = -rad; i <= rad; i++)
165 >            for (j = -rad; j <= rad; j++) {
166 >                d = dsf_grid[x0+i][y0+j].val[0] -
167 >                        dsf_grid[x1+i][y1+j].val[1];
168 >                sum2 += d*d;
169 >            }
170 >        return(sum2 / (4*rad*(rad+1) + 1));
171   }
172  
173 < typedef struct {
174 <        short   s, d;           /* source and destination */
175 <        float   dc;             /* discount to push inventory */
222 < } ROWSENT;              /* row sort entry */
223 <
224 < /* Compare entries by discounted moving price */
225 < static int
226 < rmovcmp(void *b, const void *p1, const void *p2)
173 > /* Compute distance between two RBF lobes */
174 > double
175 > lobe_distance(RBFVAL *rbf1, RBFVAL *rbf2)
176   {
177 <        PRICEMAT        *pm = (PRICEMAT *)b;
178 <        const ROWSENT   *re1 = (const ROWSENT *)p1;
179 <        const ROWSENT   *re2 = (const ROWSENT *)p2;
180 <        double          price_diff;
181 <
182 <        if (re1->d < 0) return(re2->d >= 0);
183 <        if (re2->d < 0) return(-1);
184 <        price_diff = re1->dc*pricerow(pm,re1->s)[re1->d] -
185 <                        re2->dc*pricerow(pm,re2->s)[re2->d];
186 <        if (price_diff > 0) return(1);
187 <        if (price_diff < 0) return(-1);
188 <        return(0);
177 >        FVECT   vfrom, vto;
178 >        double  d, res;
179 >                                        /* quadratic cost function */
180 >        ovec_from_pos(vfrom, rbf1->gx, rbf1->gy);
181 >        ovec_from_pos(vto, rbf2->gx, rbf2->gy);
182 >        d = Acos(DOT(vfrom, vto));
183 >        res = d*d;
184 >        d = R2ANG(rbf2->crad) - R2ANG(rbf1->crad);
185 >        res += d*d;
186 >                                        /* neighborhood difference */
187 >        res += NEIGH_FACT2 * neighborhood_dist2( rbf1->gx, rbf1->gy,
188 >                                                rbf2->gx, rbf2->gy );
189 >        return(res);
190   }
191  
242 /* Take a step in migration by choosing reasonable bucket to transfer */
243 static double
244 migration_step(MIGRATION *mig, double *src_rem, double *dst_rem, PRICEMAT *pm)
245 {
246        const int       max2check = 100;
247        const double    maxamt = 1./(double)pm->ncols;
248        const double    minamt = maxamt*1e-4;
249        double          *src_cost;
250        ROWSENT         *rord;
251        struct {
252                int     s, d;   /* source and destination */
253                double  price;  /* cost per amount moved */
254                double  amt;    /* amount we can move */
255        } cur, best;
256        int             r2check, i, ri;
257        /*
258         * Check cheapest available routes only -- a higher adjusted
259         * destination price implies that another source is closer, so
260         * we can hold off considering more expensive options until
261         * some other (hopefully better) moves have been made.
262         * A discount based on source remaining is supposed to prioritize
263         * movement from large lobes, but it doesn't seem to do much,
264         * so we have it set to 1.0 at the moment.
265         */
266 #define discount(qr)    1.0
267                                                /* most promising row order */
268        rord = (ROWSENT *)malloc(sizeof(ROWSENT)*pm->nrows);
269        if (rord == NULL)
270                goto memerr;
271        for (ri = pm->nrows; ri--; ) {
272            rord[ri].s = ri;
273            rord[ri].d = -1;
274            rord[ri].dc = 1.f;
275            if (src_rem[ri] <= minamt)          /* enough source material? */
276                    continue;
277            for (i = 0; i < pm->ncols; i++)
278                if (dst_rem[ rord[ri].d = psortrow(pm,ri)[i] ] > minamt)
279                        break;
280            if (i >= pm->ncols) {               /* moved all we can? */
281                free(rord);
282                return(.0);
283            }
284            rord[ri].dc = discount(src_rem[ri]);
285        }
286        if (pm->nrows > max2check)              /* sort if too many sources */
287                qsort_r(rord, pm->nrows, sizeof(ROWSENT), pm, &rmovcmp);
288                                                /* allocate cost array */
289        src_cost = (double *)malloc(sizeof(double)*pm->nrows);
290        if (src_cost == NULL)
291                goto memerr;
292        for (i = pm->nrows; i--; )              /* starting costs for diff. */
293                src_cost[i] = min_cost(src_rem[i], dst_rem, pm, i);
294                                                /* find best source & dest. */
295        best.s = best.d = -1; best.price = FHUGE; best.amt = 0;
296        if ((r2check = pm->nrows) > max2check)
297                r2check = max2check;            /* put a limit on search */
298        for (ri = 0; ri < r2check; ri++) {      /* check each source row */
299            double      cost_others = 0;
300            cur.s = rord[ri].s;
301            if ((cur.d = rord[ri].d) < 0 ||
302                        rord[ri].dc*pricerow(pm,cur.s)[cur.d] >= best.price) {
303                if (pm->nrows > max2check) break;       /* sorted end */
304                continue;                       /* else skip this one */
305            }
306            cur.amt = (src_rem[cur.s] < dst_rem[cur.d]) ?
307                                src_rem[cur.s] : dst_rem[cur.d];
308                                                /* don't just leave smidgen */
309            if (cur.amt > maxamt*1.02) cur.amt = maxamt;
310            dst_rem[cur.d] -= cur.amt;          /* add up opportunity costs */
311            for (i = pm->nrows; i--; )
312                if (i != cur.s)
313                    cost_others += min_cost(src_rem[i], dst_rem, pm, i)
314                                        - src_cost[i];
315            dst_rem[cur.d] += cur.amt;          /* undo trial move */
316                                                /* discount effective price */
317            cur.price = ( pricerow(pm,cur.s)[cur.d] + cost_others/cur.amt ) *
318                                        rord[ri].dc;
319            if (cur.price < best.price)         /* are we better than best? */
320                best = cur;
321        }
322        free(src_cost);                         /* clean up */
323        free(rord);
324        if ((best.s < 0) | (best.d < 0))        /* nothing left to move? */
325                return(.0);
326                                                /* else make the actual move */
327        mtx_coef(mig,best.s,best.d) += best.amt;
328        src_rem[best.s] -= best.amt;
329        dst_rem[best.d] -= best.amt;
330        return(best.amt);
331 memerr:
332        fprintf(stderr, "%s: Out of memory in migration_step()\n", progname);
333        exit(1);
334 #undef discount
335 }
192  
193   /* Compute and insert migration along directed edge (may fork child) */
194   static MIGRATION *
195   create_migration(RBFNODE *from_rbf, RBFNODE *to_rbf)
196   {
341        const double    end_thresh = 5e-6;
342        PRICEMAT        pmtx;
197          MIGRATION       *newmig;
344        double          *src_rem, *dst_rem;
345        double          total_rem = 1., move_amt;
198          int             i, j;
199                                                  /* check if exists already */
200          for (newmig = from_rbf->ejl; newmig != NULL;
# Line 362 | Line 214 | create_migration(RBFNODE *from_rbf, RBFNODE *to_rbf)
214          newmig = new_migration(from_rbf, to_rbf);
215          if (run_subprocess())
216                  return(newmig);                 /* child continues */
365        price_routes(&pmtx, from_rbf, to_rbf);
366        src_rem = (double *)malloc(sizeof(double)*from_rbf->nrbf);
367        dst_rem = (double *)malloc(sizeof(double)*to_rbf->nrbf);
368        if ((src_rem == NULL) | (dst_rem == NULL)) {
369                fprintf(stderr, "%s: Out of memory in create_migration()\n",
370                                progname);
371                exit(1);
372        }
373                                                /* starting quantities */
374        memset(newmig->mtx, 0, sizeof(float)*from_rbf->nrbf*to_rbf->nrbf);
375        for (i = from_rbf->nrbf; i--; )
376                src_rem[i] = rbf_volume(&from_rbf->rbfa[i]) / from_rbf->vtotal;
377        for (j = to_rbf->nrbf; j--; )
378                dst_rem[j] = rbf_volume(&to_rbf->rbfa[j]) / to_rbf->vtotal;
217  
218 <        do {                                    /* move a bit at a time */
219 <                move_amt = migration_step(newmig, src_rem, dst_rem, &pmtx);
220 <                total_rem -= move_amt;
383 <        } while ((total_rem > end_thresh) & (move_amt > 0));
218 >                                                /* compute transport plan */
219 >        compute_nDSFs(from_rbf, to_rbf);
220 >        plan_transport(newmig);
221  
222          for (i = from_rbf->nrbf; i--; ) {       /* normalize final matrix */
223              double      nf = rbf_volume(&from_rbf->rbfa[i]);
# Line 390 | Line 227 | create_migration(RBFNODE *from_rbf, RBFNODE *to_rbf)
227                  mtx_coef(newmig,i,j) *= nf;     /* row now sums to 1.0 */
228          }
229          end_subprocess();                       /* exit here if subprocess */
393        free_routes(&pmtx);                     /* free working arrays */
394        free(src_rem);
395        free(dst_rem);
230          return(newmig);
231   }
232  
# Line 482 | Line 316 | mesh_from_edge(MIGRATION *edge)
316                                  ej1 = create_migration(tvert[0], edge->rbfv[1]);
317                          mesh_from_edge(ej0);
318                          mesh_from_edge(ej1);
319 +                        return;
320                  }
321 <        } else if (tvert[1] == NULL) {          /* grow mesh on left */
321 >        }
322 >        if (tvert[1] == NULL) {                 /* grow mesh on left */
323                  tvert[1] = find_chull_vert(edge->rbfv[1], edge->rbfv[0]);
324                  if (tvert[1] != NULL) {
325                          if (tvert[1]->ord > edge->rbfv[0]->ord)
# Line 504 | Line 340 | mesh_from_edge(MIGRATION *edge)
340   static void
341   check_normal_incidence(void)
342   {
343 <        static const FVECT      norm_vec = {.0, .0, 1.};
343 >        static FVECT            norm_vec = {.0, .0, 1.};
344          const int               saved_nprocs = nprocs;
345          RBFNODE                 *near_rbf, *mir_rbf, *rbf;
346          double                  bestd;
# Line 554 | Line 390 | check_normal_incidence(void)
390          memcpy(mir_rbf, near_rbf, n);
391          mir_rbf->ord = near_rbf->ord - 1;       /* not used, I think */
392          mir_rbf->next = NULL;
393 +        mir_rbf->ejl = NULL;
394          rev_rbf_symmetry(mir_rbf, MIRROR_X|MIRROR_Y);
395          nprocs = 1;                             /* compute migration matrix */
396 <        if (mig_list != create_migration(mir_rbf, near_rbf))
396 >        if (create_migration(mir_rbf, near_rbf) == NULL)
397                  exit(1);                        /* XXX should never happen! */
398 <                                                /* interpolate normal dist. */
398 >        norm_vec[2] = input_orient;             /* interpolate normal dist. */
399          rbf = e_advect_rbf(mig_list, norm_vec, 2*near_rbf->nrbf);
400          nprocs = saved_nprocs;                  /* final clean-up */
401          free(mir_rbf);

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