ViewVC Help
View File | Revision Log | Show Annotations | Download File | Root Listing
root/radiance/ray/src/cv/bsdfmesh.c
(Generate patch)

Comparing ray/src/cv/bsdfmesh.c (file contents):
Revision 2.9 by greg, Fri Jun 28 23:18:51 2013 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 } PRICEMAT;                     /* sorted pricing matrix */
31
32 #define pricerow(p,i)   ((p)->price + (i)*(p)->ncols)
33 #define psortrow(p,i)   ((p)->sord + (i)*(p)->ncols)
34
30   /* Create a new migration holder (sharing memory for multiprocessing) */
31   static MIGRATION *
32   new_migration(RBFNODE *from_rbf, RBFNODE *to_rbf)
# Line 134 | Line 129 | run_subprocess(void)
129  
130   #endif  /* ! _WIN32 */
131  
132 < /* Comparison routine needed for sorting price row */
138 < static int
139 < msrt_cmp(void *b, const void *p1, const void *p2)
140 < {
141 <        PRICEMAT        *pm = (PRICEMAT *)b;
142 <        int             ri = ((const short *)p1 - pm->sord) / pm->ncols;
143 <        float           c1 = pricerow(pm,ri)[*(const short *)p1];
144 <        float           c2 = pricerow(pm,ri)[*(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 <            ovec_from_pos(vfrom, from_rbf->rbfa[i].gx, from_rbf->rbfa[i].gy);
175 <            for (j = to_rbf->nrbf; j--; ) {
176 <                double          dprod = DOT(vfrom, vto[j]);
177 <                pricerow(pm,i)[j] = ((dprod >= 1.) ? .0 : acos(dprod)) +
178 <                                fabs(R2ANG(to_rbf->rbfa[j].crad) - from_ang);
179 <                psortrow(pm,i)[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(psortrow(pm,i), pm->ncols, sizeof(short), pm, &msrt_cmp);
182 <        }
183 <        free(vto);
184 < }
147 > }      
148  
149 < /* Free price matrix */
187 < static void
188 < free_routes(PRICEMAT *pm)
189 < {
190 <        free(pm->price); pm->price = NULL;
191 <        free(pm->sord); pm->sord = NULL;
192 < }
193 <
194 < /* 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 <        double          total_cost = 0;
154 <        int             j;
155 <
156 <        if (amt2move <= FTINY)                  /* pre-emptive check */
157 <                return(.0);
158 <                                                /* move cheapest first */
159 <        for (j = 0; j < pm->ncols && amt2move > FTINY; j++) {
160 <                int     d = psortrow(pm,s)[j];
161 <                double  amt = (amt2move < avail[d]) ? amt2move : avail[d];
162 <
208 <                total_cost += amt * pricerow(pm,s)[d];
209 <                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 < /* Take a step in migration by choosing optimal bucket to transfer */
174 < static double
175 < migration_step(MIGRATION *mig, double *src_rem, double *dst_rem, const PRICEMAT *pm)
173 > /* Compute distance between two RBF lobes */
174 > double
175 > lobe_distance(RBFVAL *rbf1, RBFVAL *rbf2)
176   {
177 <        const double    maxamt = 1./(double)pm->ncols;
178 <        const double    minamt = maxamt*5e-6;
179 <        double          *src_cost;
180 <        struct {
181 <                int     s, d;   /* source and destination */
182 <                double  price;  /* price estimate per amount moved */
183 <                double  amt;    /* amount we can move */
184 <        } cur, best;
185 <        int             i;
186 <                                                /* allocate cost array */
187 <        src_cost = (double *)malloc(sizeof(double)*pm->nrows);
188 <        if (src_cost == NULL) {
189 <                fprintf(stderr, "%s: Out of memory in migration_step()\n",
231 <                                progname);
232 <                exit(1);
233 <        }
234 <        for (i = pm->nrows; i--; )              /* starting costs for diff. */
235 <                src_cost[i] = min_cost(src_rem[i], dst_rem, pm, i);
236 <
237 <                                                /* find best source & dest. */
238 <        best.s = best.d = -1; best.price = FHUGE; best.amt = 0;
239 <        for (cur.s = pm->nrows; cur.s--; ) {
240 <            double      cost_others = 0;
241 <
242 <            if (src_rem[cur.s] <= minamt)
243 <                    continue;
244 <                                                /* examine cheapest dest. */
245 <            for (i = 0; i < pm->ncols; i++)
246 <                if (dst_rem[ cur.d = psortrow(pm,cur.s)[i] ] > minamt)
247 <                        break;
248 <            if (i >= pm->ncols)
249 <                break;
250 <            if ((cur.price = pricerow(pm,cur.s)[cur.d]) >= best.price)
251 <                continue;                       /* no point checking further */
252 <            cur.amt = (src_rem[cur.s] < dst_rem[cur.d]) ?
253 <                                src_rem[cur.s] : dst_rem[cur.d];
254 <            if (cur.amt > maxamt) cur.amt = maxamt;
255 <            dst_rem[cur.d] -= cur.amt;          /* add up differential costs */
256 <            for (i = pm->nrows; i--; )
257 <                if (i != cur.s)
258 <                        cost_others += min_cost(src_rem[i], dst_rem, pm, i)
259 <                                        - src_cost[i];
260 <            dst_rem[cur.d] += cur.amt;          /* undo trial move */
261 <            cur.price += cost_others/cur.amt;   /* adjust effective price */
262 <            if (cur.price < best.price)         /* are we better than best? */
263 <                    best = cur;
264 <        }
265 <        free(src_cost);                         /* finish up */
266 <
267 <        if ((best.s < 0) | (best.d < 0))        /* nothing left to move? */
268 <                return(.0);
269 <                                                /* else make the actual move */
270 <        mtx_coef(mig,best.s,best.d) += best.amt;
271 <        src_rem[best.s] -= best.amt;
272 <        dst_rem[best.d] -= best.amt;
273 <        return(best.amt);
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  
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   {
280        const double    end_thresh = 5e-6;
281        PRICEMAT        pmtx;
197          MIGRATION       *newmig;
283        double          *src_rem, *dst_rem;
284        double          total_rem = 1., move_amt;
198          int             i, j;
199                                                  /* check if exists already */
200          for (newmig = from_rbf->ejl; newmig != NULL;
# Line 290 | Line 203 | create_migration(RBFNODE *from_rbf, RBFNODE *to_rbf)
203                          return(NULL);
204                                                  /* else allocate */
205   #ifdef DEBUG
206 <        fprintf(stderr, "Building path from (theta,phi) (%.0f,%.0f) ",
206 >        fprintf(stderr, "Building path from (theta,phi) (%.1f,%.1f) ",
207                          get_theta180(from_rbf->invec),
208                          get_phi360(from_rbf->invec));
209 <        fprintf(stderr, "to (%.0f,%.0f) with %d x %d matrix\n",
209 >        fprintf(stderr, "to (%.1f,%.1f) with %d x %d matrix\n",
210                          get_theta180(to_rbf->invec),
211                          get_phi360(to_rbf->invec),
212                          from_rbf->nrbf, to_rbf->nrbf);
# Line 301 | 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 */
304        price_routes(&pmtx, from_rbf, to_rbf);
305        src_rem = (double *)malloc(sizeof(double)*from_rbf->nrbf);
306        dst_rem = (double *)malloc(sizeof(double)*to_rbf->nrbf);
307        if ((src_rem == NULL) | (dst_rem == NULL)) {
308                fprintf(stderr, "%s: Out of memory in create_migration()\n",
309                                progname);
310                exit(1);
311        }
312                                                /* starting quantities */
313        memset(newmig->mtx, 0, sizeof(float)*from_rbf->nrbf*to_rbf->nrbf);
314        for (i = from_rbf->nrbf; i--; )
315                src_rem[i] = rbf_volume(&from_rbf->rbfa[i]) / from_rbf->vtotal;
316        for (j = to_rbf->nrbf; j--; )
317                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;
322 <        } 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 329 | 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 */
332        free_routes(&pmtx);                     /* free working arrays */
333        free(src_rem);
334        free(dst_rem);
230          return(newmig);
231   }
232  
# Line 361 | Line 256 | overlaps_tri(const RBFNODE *bv0, const RBFNODE *bv1, c
256          return(vother[im_rev] != NULL);
257   }
258  
259 < /* Find context hull vertex to complete triangle (oriented call) */
259 > /* Find convex hull vertex to complete triangle (oriented call) */
260   static RBFNODE *
261   find_chull_vert(const RBFNODE *rbf0, const RBFNODE *rbf1)
262   {
# Line 382 | Line 277 | find_chull_vert(const RBFNODE *rbf0, const RBFNODE *rb
277                  if (DOT(vp, vmid) <= FTINY)
278                          continue;               /* wrong orientation */
279                  area2 = .25*DOT(vp,vp);
280 <                VSUB(vp, rbf->invec, rbf0->invec);
280 >                VSUB(vp, rbf->invec, vmid);
281                  dprod = -DOT(vp, vejn);
282                  VSUM(vp, vp, vejn, dprod);      /* above guarantees non-zero */
283                  dprod = DOT(vp, vmid) / VLEN(vp);
# Line 421 | 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 438 | Line 335 | mesh_from_edge(MIGRATION *edge)
335                  }
336          }
337   }
338 +
339 + /* Add normal direction if missing */
340 + static void
341 + check_normal_incidence(void)
342 + {
343 +        static FVECT            norm_vec = {.0, .0, 1.};
344 +        const int               saved_nprocs = nprocs;
345 +        RBFNODE                 *near_rbf, *mir_rbf, *rbf;
346 +        double                  bestd;
347 +        int                     n;
348 +
349 +        if (dsf_list == NULL)
350 +                return;                         /* XXX should be error? */
351 +        near_rbf = dsf_list;
352 +        bestd = input_orient*near_rbf->invec[2];
353 +        if (single_plane_incident) {            /* ordered plane incidence? */
354 +                if (bestd >= 1.-2.*FTINY)
355 +                        return;                 /* already have normal */
356 +        } else {
357 +                switch (inp_coverage) {
358 +                case INP_QUAD1:
359 +                case INP_QUAD2:
360 +                case INP_QUAD3:
361 +                case INP_QUAD4:
362 +                        break;                  /* quadrilateral symmetry? */
363 +                default:
364 +                        return;                 /* else we can interpolate */
365 +                }
366 +                for (rbf = near_rbf->next; rbf != NULL; rbf = rbf->next) {
367 +                        const double    d = input_orient*rbf->invec[2];
368 +                        if (d >= 1.-2.*FTINY)
369 +                                return;         /* seems we have normal */
370 +                        if (d > bestd) {
371 +                                near_rbf = rbf;
372 +                                bestd = d;
373 +                        }
374 +                }
375 +        }
376 +        if (mig_list != NULL) {                 /* need to be called first */
377 +                fprintf(stderr, "%s: Late call to check_normal_incidence()\n",
378 +                                progname);
379 +                exit(1);
380 +        }
381 + #ifdef DEBUG
382 +        fprintf(stderr, "Interpolating normal incidence by mirroring (%.1f,%.1f)\n",
383 +                        get_theta180(near_rbf->invec), get_phi360(near_rbf->invec));
384 + #endif
385 +                                                /* mirror nearest incidence */
386 +        n = sizeof(RBFNODE) + sizeof(RBFVAL)*(near_rbf->nrbf-1);
387 +        mir_rbf = (RBFNODE *)malloc(n);
388 +        if (mir_rbf == NULL)
389 +                goto memerr;
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 (create_migration(mir_rbf, near_rbf) == NULL)
397 +                exit(1);                        /* XXX should never happen! */
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);
402 +        free(mig_list);
403 +        mig_list = near_rbf->ejl = NULL;
404 +        insert_dsf(rbf);                        /* insert interpolated normal */
405 +        return;
406 + memerr:
407 +        fprintf(stderr, "%s: Out of memory in check_normal_incidence()\n",
408 +                                progname);
409 +        exit(1);
410 + }
411          
412   /* Build our triangle mesh from recorded RBFs */
413   void
# Line 446 | Line 416 | build_mesh(void)
416          double          best2 = M_PI*M_PI;
417          RBFNODE         *shrt_edj[2];
418          RBFNODE         *rbf0, *rbf1;
419 +                                                /* add normal if needed */
420 +        check_normal_incidence();
421                                                  /* check if isotropic */
422          if (single_plane_incident) {
423                  for (rbf0 = dsf_list; rbf0 != NULL; rbf0 = rbf0->next)

Diff Legend

Removed lines
+ Added lines
< Changed lines
> Changed lines