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root/radiance/ray/src/gen/mkillum2.c
(Generate patch)

Comparing ray/src/gen/mkillum2.c (file contents):
Revision 2.20 by greg, Tue Sep 18 19:51:07 2007 UTC vs.
Revision 2.38 by greg, Sat Oct 13 20:15:43 2012 UTC

# Line 10 | Line 10 | static const char      RCSid[] = "$Id$";
10   #include  "mkillum.h"
11   #include  "face.h"
12   #include  "cone.h"
13 < #include  "random.h"
13 > #include  "source.h"
14 > #include  "paths.h"
15  
16 + #ifndef NBSDFSAMPS
17 + #define NBSDFSAMPS      256             /* BSDF resampling count */
18 + #endif
19  
20 < static void mkaxes(FVECT u, FVECT v, FVECT n);
21 < static void rounddir(FVECT dv, double alt, double azi);
18 < static void flatdir(FVECT dv, double alt, double azi);
20 > COLORV *        distarr = NULL;         /* distribution array */
21 > int             distsiz = 0;
22  
23  
24 < static COLORV * distarr = NULL;         /* distribution array */
22 < static int      distsiz = 0;
23 <
24 <
25 < static void
24 > void
25   newdist(                        /* allocate & clear distribution array */
26          int siz
27   )
28   {
29 <        if (siz == 0) {
29 >        if (siz <= 0) {
30                  if (distsiz > 0)
31 <                        free((void *)distarr);
31 >                        free(distarr);
32                  distarr = NULL;
33                  distsiz = 0;
34                  return;
35          }
36          if (distsiz < siz) {
37 <                free((void *)distarr);
38 <                distarr = (COLORV *)malloc(sizeof(COLORV)*3*siz);
37 >                if (distsiz > 0)
38 >                        free(distarr);
39 >                distarr = (COLORV *)malloc(sizeof(COLOR)*siz);
40                  if (distarr == NULL)
41                          error(SYSTEM, "out of memory in newdist");
42                  distsiz = siz;
43          }
44 <        memset(distarr, '\0', sizeof(COLORV)*3*siz);
44 >        memset(distarr, '\0', sizeof(COLOR)*siz);
45   }
46  
47  
48 < static int
49 < process_ray(RAY *r, int rv)
48 > int
49 > process_ray(                    /* process a ray result or report error */
50 >        RAY *r,
51 >        int rv
52 > )
53   {
54          COLORV  *colp;
55  
56 <        if (rv == 0)
56 >        if (rv == 0)                    /* no result ready */
57                  return(0);
58          if (rv < 0)
59                  error(USER, "ray tracing process died");
60          if (r->rno >= distsiz)
61                  error(INTERNAL, "bad returned index in process_ray");
62 +        multcolor(r->rcol, r->rcoef);   /* in case it's a source ray */
63          colp = &distarr[r->rno * 3];
64          addcolor(colp, r->rcol);
65          return(1);
66   }
67  
68  
69 < static void
70 < raysamp(        /* queue a ray sample */
69 > void
70 > raysamp(                        /* queue a ray sample */
71          int  ndx,
72          FVECT  org,
73          FVECT  dir
# Line 77 | Line 81 | raysamp(       /* queue a ray sample */
81          VCOPY(myRay.rorg, org);
82          VCOPY(myRay.rdir, dir);
83          myRay.rmax = .0;
84 <        rayorigin(&myRay, PRIMARY, NULL, NULL);
84 >        rayorigin(&myRay, PRIMARY|SPECULAR, NULL, NULL);
85          myRay.rno = ndx;
86                                          /* queue ray, check result */
87          process_ray(&myRay, ray_pqueue(&myRay));
88   }
89  
90  
91 < static void
91 > void
92 > srcsamps(                       /* sample sources from this surface position */
93 >        struct illum_args *il,
94 >        FVECT org,
95 >        FVECT nrm,
96 >        MAT4 ixfm
97 > )
98 > {
99 >        int  nalt=1, nazi=1;
100 >        SRCINDEX  si;
101 >        RAY  sr;
102 >        FVECT   v;
103 >        double  d;
104 >        int  i, j;
105 >                                                /* get sampling density */
106 >        if (il->sampdens > 0) {
107 >                i = PI * il->sampdens;
108 >                nalt = sqrt(i/PI) + .5;
109 >                nazi = PI*nalt + .5;
110 >        }
111 >        initsrcindex(&si);                      /* loop over (sub)sources */
112 >        for ( ; ; ) {
113 >                VCOPY(sr.rorg, org);            /* pick side to shoot from */
114 >                d = 5.*FTINY;
115 >                VSUM(sr.rorg, sr.rorg, nrm, d);
116 >                samplendx++;                    /* increment sample counter */
117 >                if (!srcray(&sr, NULL, &si))
118 >                        break;                  /* end of sources */
119 >                                                /* index direction */
120 >                if (ixfm != NULL)
121 >                        multv3(v, sr.rdir, ixfm);
122 >                else
123 >                        VCOPY(v, sr.rdir);
124 >                if (v[2] >= -FTINY)
125 >                        continue;       /* only sample transmission */
126 >                v[0] = -v[0]; v[1] = -v[1]; v[2] = -v[2];
127 >                sr.rno = flatindex(v, nalt, nazi);
128 >                d = nalt*nazi*(1./PI) * v[2];
129 >                d *= si.dom;                    /* solid angle correction */
130 >                scalecolor(sr.rcoef, d);
131 >                process_ray(&sr, ray_pqueue(&sr));
132 >        }
133 > }
134 >
135 >
136 > void
137   rayclean()                      /* finish all pending rays */
138   {
139          RAY     myRay;
# Line 94 | Line 143 | rayclean()                     /* finish all pending rays */
143   }
144  
145  
146 + static void
147 + mkaxes(                 /* compute u and v to go with n */
148 +        FVECT  u,
149 +        FVECT  v,
150 +        FVECT  n
151 + )
152 + {
153 +        register int  i;
154 +
155 +        v[0] = v[1] = v[2] = 0.0;
156 +        for (i = 0; i < 3; i++)
157 +                if (n[i] < 0.6 && n[i] > -0.6)
158 +                        break;
159 +        v[i] = 1.0;
160 +        fcross(u, v, n);
161 +        normalize(u);
162 +        fcross(v, n, u);
163 + }
164 +
165 +
166 + static void
167 + rounddir(               /* compute uniform spherical direction */
168 +        register FVECT  dv,
169 +        double  alt,
170 +        double  azi
171 + )
172 + {
173 +        double  d1, d2;
174 +
175 +        dv[2] = 1. - 2.*alt;
176 +        d1 = sqrt(1. - dv[2]*dv[2]);
177 +        d2 = 2.*PI * azi;
178 +        dv[0] = d1*cos(d2);
179 +        dv[1] = d1*sin(d2);
180 + }
181 +
182 +
183 + void
184 + flatdir(                /* compute uniform hemispherical direction */
185 +        FVECT  dv,
186 +        double  alt,
187 +        double  azi
188 + )
189 + {
190 +        double  d1, d2;
191 +
192 +        d1 = sqrt(alt);
193 +        d2 = 2.*PI * azi;
194 +        dv[0] = d1*cos(d2);
195 +        dv[1] = d1*sin(d2);
196 +        dv[2] = sqrt(1. - alt);
197 + }
198 +
199 +
200   int
201 + flatindex(              /* compute index for hemispherical direction */
202 +        FVECT   dv,
203 +        int     nalt,
204 +        int     nazi
205 + )
206 + {
207 +        double  d;
208 +        int     i, j;
209 +        
210 +        d = 1.0 - dv[2]*dv[2];
211 +        i = d*nalt;
212 +        d = atan2(dv[1], dv[0]) * (0.5/PI);
213 +        if (d < 0.0) d += 1.0;
214 +        j = d*nazi + 0.5;
215 +        if (j >= nazi) j = 0;
216 +        return(i*nazi + j);
217 + }
218 +
219 +
220 + int
221   my_default(     /* default illum action */
222          OBJREC  *ob,
223          struct illum_args  *il,
# Line 116 | Line 239 | my_face(               /* make an illum face */
239          char  *nm
240   )
241   {
242 < #define MAXMISS         (5*n*il->nsamps)
243 <        int  dim[3];
121 <        int  n, nalt, nazi, h;
242 >        int  dim[2];
243 >        int  n, nalt, nazi, alti;
244          double  sp[2], r1, r2;
245 +        int  h;
246          FVECT  dn, org, dir;
247          FVECT  u, v;
248          double  ur[2], vr[2];
249 <        int  nmisses;
250 <        register FACE  *fa;
251 <        register int  i, j;
249 >        MAT4  xfm;
250 >        char  xfrot[64];
251 >        int  nallow;
252 >        FACE  *fa;
253 >        int  i, j;
254                                  /* get/check arguments */
255          fa = getface(ob);
256          if (fa->area == 0.0) {
# Line 133 | Line 258 | my_face(               /* make an illum face */
258                  return(my_default(ob, il, nm));
259          }
260                                  /* set up sampling */
261 <        if (il->sampdens <= 0)
262 <                nalt = nazi = 1;
263 <        else {
261 >        if (il->sampdens <= 0) {
262 >                nalt = nazi = 1;        /* diffuse assumption */
263 >        } else {
264                  n = PI * il->sampdens;
265                  nalt = sqrt(n/PI) + .5;
266                  nazi = PI*nalt + .5;
267          }
268 <        n = nalt*nazi;
268 >        n = nazi*nalt;
269          newdist(n);
270                                  /* take first edge >= sqrt(area) */
271          for (j = fa->nv-1, i = 0; i < fa->nv; j = i++) {
# Line 169 | Line 294 | my_face(               /* make an illum face */
294          }
295          dim[0] = random();
296                                  /* sample polygon */
297 <        nmisses = 0;
298 <        for (dim[1] = 0; dim[1] < nalt; dim[1]++)
174 <            for (dim[2] = 0; dim[2] < nazi; dim[2]++)
297 >        nallow = 5*n*il->nsamps;
298 >        for (dim[1] = 0; dim[1] < n; dim[1]++)
299                  for (i = 0; i < il->nsamps; i++) {
300 <                                        /* random direction */
301 <                    h = ilhash(dim, 3) + i;
300 >                                        /* randomize direction */
301 >                    h = ilhash(dim, 2) + i;
302                      multisamp(sp, 2, urand(h));
303 <                    r1 = (dim[1] + sp[0])/nalt;
304 <                    r2 = (dim[2] + sp[1] - .5)/nazi;
303 >                    alti = dim[1]/nazi;
304 >                    r1 = (alti + sp[0])/nalt;
305 >                    r2 = (dim[1] - alti*nazi + sp[1] - .5)/nazi;
306                      flatdir(dn, r1, r2);
307                      for (j = 0; j < 3; j++)
308 <                        dir[j] = -dn[0]*u[j] - dn[1]*v[j] - dn[2]*fa->norm[j];
309 <                                        /* random location */
308 >                            dir[j] = -dn[0]*u[j] - dn[1]*v[j] -
309 >                                                dn[2]*fa->norm[j];
310 >                                        /* randomize location */
311                      do {
312 <                        multisamp(sp, 2, urand(h+4862+nmisses));
312 >                        multisamp(sp, 2, urand(h+4862+nallow));
313                          r1 = ur[0] + (ur[1]-ur[0]) * sp[0];
314                          r2 = vr[0] + (vr[1]-vr[0]) * sp[1];
315                          for (j = 0; j < 3; j++)
316                              org[j] = r1*u[j] + r2*v[j]
317                                          + fa->offset*fa->norm[j];
318 <                    } while (!inface(org, fa) && nmisses++ < MAXMISS);
319 <                    if (nmisses > MAXMISS) {
318 >                    } while (!inface(org, fa) && nallow-- > 0);
319 >                    if (nallow < 0) {
320                          objerror(ob, WARNING, "bad aspect");
321                          rayclean();
322                          freeface(ob);
197 –                        free((void *)distarr);
323                          return(my_default(ob, il, nm));
324                      }
325 +                    r1 = 5.*FTINY;
326                      for (j = 0; j < 3; j++)
327 <                        org[j] += .0001*fa->norm[j];
327 >                        org[j] += r1*fa->norm[j];
328                                          /* send sample */
329 <                    raysamp(dim[1]*nazi+dim[2], org, dir);
329 >                    raysamp(dim[1], org, dir);
330                  }
331 +                                /* add in direct component? */
332 +        if (il->flags & IL_LIGHT) {
333 +                MAT4    ixfm;
334 +                for (i = 3; i--; ) {
335 +                        ixfm[i][0] = u[i];
336 +                        ixfm[i][1] = v[i];
337 +                        ixfm[i][2] = fa->norm[i];
338 +                        ixfm[i][3] = 0.;
339 +                }
340 +                ixfm[3][0] = ixfm[3][1] = ixfm[3][2] = 0.;
341 +                ixfm[3][3] = 1.;
342 +                dim[0] = random();
343 +                nallow = 10*il->nsamps;
344 +                for (i = 0; i < il->nsamps; i++) {
345 +                                        /* randomize location */
346 +                    h = dim[0] + samplendx++;
347 +                    do {
348 +                        multisamp(sp, 2, urand(h+nallow));
349 +                        r1 = ur[0] + (ur[1]-ur[0]) * sp[0];
350 +                        r2 = vr[0] + (vr[1]-vr[0]) * sp[1];
351 +                        for (j = 0; j < 3; j++)
352 +                            org[j] = r1*u[j] + r2*v[j]
353 +                                        + fa->offset*fa->norm[j];
354 +                    } while (!inface(org, fa) && nallow-- > 0);
355 +                    if (nallow < 0) {
356 +                        objerror(ob, WARNING, "bad aspect");
357 +                        rayclean();
358 +                        freeface(ob);
359 +                        return(my_default(ob, il, nm));
360 +                    }
361 +                                        /* sample source rays */
362 +                    srcsamps(il, org, fa->norm, ixfm);
363 +                }
364 +        }
365 +                                /* wait for all rays to finish */
366          rayclean();
367                                  /* write out the face and its distribution */
368 <        if (average(il, distarr, nalt*nazi)) {
368 >        if (average(il, distarr, n)) {
369                  if (il->sampdens > 0)
370                          flatout(il, distarr, nalt, nazi, u, v, fa->norm);
371                  illumout(il, ob);
# Line 213 | Line 374 | my_face(               /* make an illum face */
374                                  /* clean up */
375          freeface(ob);
376          return(0);
216 – #undef MAXMISS
377   }
378  
379  
# Line 269 | Line 429 | my_sphere(     /* make an illum sphere */
429                                          /* send sample */
430                      raysamp(dim[1]*nazi+dim[2], org, dir);
431                  }
432 +                                /* wait for all rays to finish */
433          rayclean();
434                                  /* write out the sphere and its distribution */
435 <        if (average(il, distarr, nalt*nazi)) {
435 >        if (average(il, distarr, n)) {
436                  if (il->sampdens > 0)
437                          roundout(il, distarr, nalt, nazi);
438                  else
# Line 291 | Line 452 | my_ring(               /* make an illum ring */
452          char  *nm
453   )
454   {
455 <        int  dim[3];
456 <        int  n, nalt, nazi;
457 <        double  sp[4], r1, r2, r3;
455 >        int  dim[2];
456 >        int  n, nalt, nazi, alti;
457 >        double  sp[2], r1, r2, r3;
458 >        int  h;
459          FVECT  dn, org, dir;
460          FVECT  u, v;
461 <        register CONE  *co;
462 <        register int  i, j;
461 >        MAT4  xfm;
462 >        CONE  *co;
463 >        int  i, j;
464                                  /* get/check arguments */
465          co = getcone(ob, 0);
466                                  /* set up sampling */
467 <        if (il->sampdens <= 0)
468 <                nalt = nazi = 1;
469 <        else {
467 >        if (il->sampdens <= 0) {
468 >                nalt = nazi = 1;        /* diffuse assumption */
469 >        } else {
470                  n = PI * il->sampdens;
471                  nalt = sqrt(n/PI) + .5;
472                  nazi = PI*nalt + .5;
473          }
474 <        n = nalt*nazi;
474 >        n = nazi*nalt;
475          newdist(n);
476          mkaxes(u, v, co->ad);
477          dim[0] = random();
478                                  /* sample disk */
479 <        for (dim[1] = 0; dim[1] < nalt; dim[1]++)
317 <            for (dim[2] = 0; dim[2] < nazi; dim[2]++)
479 >        for (dim[1] = 0; dim[1] < n; dim[1]++)
480                  for (i = 0; i < il->nsamps; i++) {
481                                          /* next sample point */
482 <                    multisamp(sp, 4, urand(ilhash(dim,3)+i));
483 <                                        /* random direction */
484 <                    r1 = (dim[1] + sp[0])/nalt;
485 <                    r2 = (dim[2] + sp[1] - .5)/nazi;
482 >                    h = ilhash(dim,2) + i;
483 >                                        /* randomize direction */
484 >                    multisamp(sp, 2, urand(h));
485 >                    alti = dim[1]/nazi;
486 >                    r1 = (alti + sp[0])/nalt;
487 >                    r2 = (dim[1] - alti*nazi + sp[1] - .5)/nazi;
488                      flatdir(dn, r1, r2);
489                      for (j = 0; j < 3; j++)
490                          dir[j] = -dn[0]*u[j] - dn[1]*v[j] - dn[2]*co->ad[j];
491 <                                        /* random location */
491 >                                        /* randomize location */
492 >                    multisamp(sp, 2, urand(h+8371));
493                      r3 = sqrt(CO_R0(co)*CO_R0(co) +
494 <                            sp[2]*(CO_R1(co)*CO_R1(co) - CO_R0(co)*CO_R0(co)));
495 <                    r2 = 2.*PI*sp[3];
494 >                            sp[0]*(CO_R1(co)*CO_R1(co) - CO_R0(co)*CO_R0(co)));
495 >                    r2 = 2.*PI*sp[1];
496                      r1 = r3*cos(r2);
497                      r2 = r3*sin(r2);
498 +                    r3 = 5.*FTINY;
499                      for (j = 0; j < 3; j++)
500                          org[j] = CO_P0(co)[j] + r1*u[j] + r2*v[j] +
501 <                                                .0001*co->ad[j];
501 >                                                r3*co->ad[j];
502                                          /* send sample */
503 <                    raysamp(dim[1]*nazi+dim[2], org, dir);
503 >                    raysamp(dim[1], org, dir);
504                  }
505 +                                /* add in direct component? */
506 +        if (il->flags & IL_LIGHT) {
507 +                MAT4    ixfm;
508 +                for (i = 3; i--; ) {
509 +                        ixfm[i][0] = u[i];
510 +                        ixfm[i][1] = v[i];
511 +                        ixfm[i][2] = co->ad[i];
512 +                        ixfm[i][3] = 0.;
513 +                }
514 +                ixfm[3][0] = ixfm[3][1] = ixfm[3][2] = 0.;
515 +                ixfm[3][3] = 1.;
516 +                dim[0] = random();
517 +                for (i = 0; i < il->nsamps; i++) {
518 +                                        /* randomize location */
519 +                    h = dim[0] + samplendx++;
520 +                    multisamp(sp, 2, urand(h));
521 +                    r3 = sqrt(CO_R0(co)*CO_R0(co) +
522 +                            sp[0]*(CO_R1(co)*CO_R1(co) - CO_R0(co)*CO_R0(co)));
523 +                    r2 = 2.*PI*sp[1];
524 +                    r1 = r3*cos(r2);
525 +                    r2 = r3*sin(r2);
526 +                    for (j = 0; j < 3; j++)
527 +                        org[j] = CO_P0(co)[j] + r1*u[j] + r2*v[j];
528 +                                        /* sample source rays */
529 +                    srcsamps(il, org, co->ad, ixfm);
530 +                }
531 +        }
532 +                                /* wait for all rays to finish */
533          rayclean();
534                                  /* write out the ring and its distribution */
535 <        if (average(il, distarr, nalt*nazi)) {
535 >        if (average(il, distarr, n)) {
536                  if (il->sampdens > 0)
537                          flatout(il, distarr, nalt, nazi, u, v, co->ad);
538                  illumout(il, ob);
# Line 347 | Line 541 | my_ring(               /* make an illum ring */
541                                  /* clean up */
542          freecone(ob);
543          return(1);
350 – }
351 –
352 –
353 – static void
354 – mkaxes(                 /* compute u and v to go with n */
355 –        FVECT  u,
356 –        FVECT  v,
357 –        FVECT  n
358 – )
359 – {
360 –        register int  i;
361 –
362 –        v[0] = v[1] = v[2] = 0.0;
363 –        for (i = 0; i < 3; i++)
364 –                if (n[i] < 0.6 && n[i] > -0.6)
365 –                        break;
366 –        v[i] = 1.0;
367 –        fcross(u, v, n);
368 –        normalize(u);
369 –        fcross(v, n, u);
370 – }
371 –
372 –
373 – static void
374 – rounddir(               /* compute uniform spherical direction */
375 –        register FVECT  dv,
376 –        double  alt,
377 –        double  azi
378 – )
379 – {
380 –        double  d1, d2;
381 –
382 –        dv[2] = 1. - 2.*alt;
383 –        d1 = sqrt(1. - dv[2]*dv[2]);
384 –        d2 = 2.*PI * azi;
385 –        dv[0] = d1*cos(d2);
386 –        dv[1] = d1*sin(d2);
387 – }
388 –
389 –
390 – static void
391 – flatdir(                /* compute uniform hemispherical direction */
392 –        register FVECT  dv,
393 –        double  alt,
394 –        double  azi
395 – )
396 – {
397 –        double  d1, d2;
398 –
399 –        d1 = sqrt(alt);
400 –        d2 = 2.*PI * azi;
401 –        dv[0] = d1*cos(d2);
402 –        dv[1] = d1*sin(d2);
403 –        dv[2] = sqrt(1. - alt);
544   }

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