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

Comparing ray/src/gen/mkillum2.c (file contents):
Revision 1.1 by greg, Tue Jul 23 15:42:42 1991 UTC vs.
Revision 2.43 by greg, Fri Nov 17 20:02:07 2023 UTC

# Line 1 | Line 1
1 – /* Copyright (c) 1991 Regents of the University of California */
2 –
1   #ifndef lint
2 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
2 > static const char       RCSid[] = "$Id$";
3   #endif
6 –
4   /*
5 < * Routines to do the actual calcultion and output for mkillum
5 > * Routines to do the actual calculation for mkillum
6   */
7  
8 < #include  "mkillum.h"
8 > #include <string.h>
9  
10 + #include  "mkillum.h"
11   #include  "face.h"
14 –
12   #include  "cone.h"
13 + #include  "source.h"
14 + #include  "paths.h"
15  
16 + #ifndef R_EPS
17 + #define R_EPS           0.005           /* relative epsilon for ray origin */
18 + #endif
19  
20 < printobj(mod, obj)              /* print out an object */
21 < char  *mod;
22 < register OBJREC  *obj;
20 > COLORV *        distarr = NULL;         /* distribution array */
21 > int             distsiz = 0;
22 >
23 >
24 > void
25 > newdist(                        /* allocate & clear distribution array */
26 >        int siz
27 > )
28   {
29 <        register int  i;
29 >        if (siz <= 0) {
30 >                if (distsiz > 0)
31 >                        free(distarr);
32 >                distarr = NULL;
33 >                distsiz = 0;
34 >                return;
35 >        }
36 >        if (distsiz < 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(COLOR)*siz);
45 > }
46  
47 <        printf("\n%s %s %s", mod, ofun[obj->otype].funame, obj->oname);
48 <        printf("\n%d", obj->oargs.nsargs);
49 <        for (i = 0; i < obj->oargs.nsargs; i++)
50 <                printf(" %s", obj->oargs.sarg[i]);
51 < #ifdef  IARGS
52 <        printf("\n%d", obj->oargs.niargs);
53 <        for (i = 0; i < obj->oargs.niargs; i++)
54 <                printf(" %d", obj->oargs.iarg[i]);
55 < #else
56 <        printf("\n0");
57 < #endif
58 <        printf("\n%d", obj->oargs.nfargs);
59 <        for (i = 0; i < obj->oargs.nfargs; i++) {
60 <                if (i%3 == 0)
61 <                        putchar('\n');
62 <                printf(" %18.12g", obj->oargs.farg[i]);
47 >
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)                    /* 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 >        smultscolor(r->rcol, r->rcoef); /* in case it's a source ray */
63 >        colp = &distarr[r->rno * 3];
64 >        addscolor(colp, r->rcol);
65 >        return(1);
66 > }
67 >
68 >
69 > void
70 > raysamp(                        /* queue a ray sample */
71 >        int  ndx,
72 >        FVECT  org,
73 >        FVECT  dir
74 > )
75 > {
76 >        RAY     myRay;
77 >        int     rv;
78 >
79 >        if ((ndx < 0) | (ndx >= distsiz))
80 >                error(INTERNAL, "bad index in raysamp");
81 >        VCOPY(myRay.rorg, org);
82 >        VCOPY(myRay.rdir, dir);
83 >        myRay.rmax = .0;
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 > void
92 > srcsamps(                       /* sample sources from this surface position */
93 >        struct illum_args *il,
94 >        FVECT org,
95 >        double eps,
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 <        putchar('\n');
111 >        initsrcindex(&si);                      /* loop over (sub)sources */
112 >        for ( ; ; ) {
113 >                VCOPY(sr.rorg, org);            /* pick side to shoot from */
114 >                samplendx++;                    /* increment sample counter */
115 >                if (!srcray(&sr, NULL, &si))
116 >                        break;                  /* end of sources */
117 >                                                /* index direction */
118 >                if (ixfm != NULL)
119 >                        multv3(v, sr.rdir, ixfm);
120 >                else
121 >                        VCOPY(v, sr.rdir);
122 >                if (v[2] >= -FTINY)
123 >                        continue;               /* only sample transmission */
124 >                v[0] = -v[0]; v[1] = -v[1]; v[2] = -v[2];
125 >                sr.rno = flatindex(v, nalt, nazi);
126 >                d = nalt*nazi*(1./PI) * v[2];
127 >                d *= si.dom;                    /* solid angle correction */
128 >                scalescolor(sr.rcoef, d);
129 >                VSUM(sr.rorg, sr.rorg, sr.rdir, -eps);
130 >                process_ray(&sr, ray_pqueue(&sr));
131 >        }
132   }
133  
134  
135 < mkillum(ob, il, rt)             /* make an illum object */
136 < OBJREC  *ob;
47 < struct illum_args  *il;
48 < struct rtproc  *rt;
135 > void
136 > rayclean()                      /* finish all pending rays */
137   {
138 +        RAY     myRay;
139 +
140 +        while (process_ray(&myRay, ray_presult(&myRay, 0)))
141 +                ;
142 + }
143 +
144 +
145 + static void
146 + mkaxes(                 /* compute u and v to go with n */
147 +        FVECT  u,
148 +        FVECT  v,
149 +        FVECT  n
150 + )
151 + {
152 +        getperpendicular(u, n, 1);
153 +        fcross(v, n, u);
154 + }
155 +
156 +
157 + static void
158 + rounddir(               /* compute uniform spherical direction */
159 +        FVECT  dv,
160 +        double  alt,
161 +        double  azi
162 + )
163 + {
164 +        double  d1, d2;
165 +
166 +        dv[2] = 1. - 2.*alt;
167 +        d1 = sqrt(1. - dv[2]*dv[2]);
168 +        d2 = 2.*PI * azi;
169 +        dv[0] = d1*cos(d2);
170 +        dv[1] = d1*sin(d2);
171 + }
172 +
173 +
174 + void
175 + flatdir(                /* compute uniform hemispherical direction */
176 +        FVECT  dv,
177 +        double  alt,
178 +        double  azi
179 + )
180 + {
181 +        double  d1, d2;
182 +
183 +        d1 = sqrt(alt);
184 +        d2 = 2.*PI * azi;
185 +        dv[0] = d1*cos(d2);
186 +        dv[1] = d1*sin(d2);
187 +        dv[2] = sqrt(1. - alt);
188 + }
189 +
190 +
191 + int
192 + flatindex(              /* compute index for hemispherical direction */
193 +        FVECT   dv,
194 +        int     nalt,
195 +        int     nazi
196 + )
197 + {
198 +        double  d;
199 +        int     i, j;
200 +        
201 +        d = 1.0 - dv[2]*dv[2];
202 +        i = d*nalt;
203 +        d = atan2(dv[1], dv[0]) * (0.5/PI);
204 +        if (d < 0.0) d += 1.0;
205 +        j = d*nazi + 0.5;
206 +        if (j >= nazi) j = 0;
207 +        return(i*nazi + j);
208 + }
209 +
210 +
211 + int
212 + my_default(     /* default illum action */
213 +        OBJREC  *ob,
214 +        struct illum_args  *il,
215 +        char  *nm
216 + )
217 + {
218 +        sprintf(errmsg, "(%s): cannot make illum for %s \"%s\"",
219 +                        nm, ofun[ob->otype].funame, ob->oname);
220 +        error(WARNING, errmsg);
221 +        printobj(il->altmat, ob);
222 +        return(1);
223 + }
224 +
225 +
226 + int
227 + my_face(                /* make an illum face */
228 +        OBJREC  *ob,
229 +        struct illum_args  *il,
230 +        char  *nm
231 + )
232 + {
233 +        int  dim[2];
234 +        int  n, nalt, nazi, alti;
235 +        double  sp[2], r1, r2;
236 +        int  h;
237 +        FVECT  dn, org, dir;
238 +        FVECT  u, v;
239 +        double  ur[2], vr[2];
240 +        double  epsilon;
241 +        MAT4  xfm;
242 +        char  xfrot[64];
243 +        int  nallow;
244 +        FACE  *fa;
245 +        int  i, j;
246 +                                /* get/check arguments */
247 +        fa = getface(ob);
248 +        if (fa->area == 0.0) {
249 +                freeface(ob);
250 +                return(my_default(ob, il, nm));
251 +        }
252 +                                /* set up sampling */
253 +        if (il->sampdens <= 0) {
254 +                nalt = nazi = 1;        /* diffuse assumption */
255 +        } else {
256 +                n = PI * il->sampdens;
257 +                nalt = sqrt(n/PI) + .5;
258 +                nazi = PI*nalt + .5;
259 +        }
260 +        n = nazi*nalt;
261 +        newdist(n);
262 +                                /* take first edge >= sqrt(area) */
263 +        for (j = fa->nv-1, i = 0; i < fa->nv; j = i++) {
264 +                u[0] = VERTEX(fa,i)[0] - VERTEX(fa,j)[0];
265 +                u[1] = VERTEX(fa,i)[1] - VERTEX(fa,j)[1];
266 +                u[2] = VERTEX(fa,i)[2] - VERTEX(fa,j)[2];
267 +                if ((r1 = DOT(u,u)) >= fa->area-FTINY)
268 +                        break;
269 +        }
270 +        if (i < fa->nv) {       /* got one! -- let's align our axes */
271 +                r2 = 1.0/sqrt(r1);
272 +                u[0] *= r2; u[1] *= r2; u[2] *= r2;
273 +                fcross(v, fa->norm, u);
274 +        } else                  /* oh well, we'll just have to wing it */
275 +                mkaxes(u, v, fa->norm);
276 +                                /* now, find limits in (u,v) coordinates */
277 +        ur[0] = vr[0] = FHUGE;
278 +        ur[1] = vr[1] = -FHUGE;
279 +        for (i = 0; i < fa->nv; i++) {
280 +                r1 = DOT(VERTEX(fa,i),u);
281 +                if (r1 < ur[0]) ur[0] = r1;
282 +                if (r1 > ur[1]) ur[1] = r1;
283 +                r2 = DOT(VERTEX(fa,i),v);
284 +                if (r2 < vr[0]) vr[0] = r2;
285 +                if (r2 > vr[1]) vr[1] = r2;
286 +        }
287 +        dim[0] = random();
288 +                                /* sample polygon */
289 +        nallow = 5*n*il->nsamps;
290 +        epsilon = R_EPS*sqrt(fa->area);
291 +        for (dim[1] = 0; dim[1] < n; dim[1]++)
292 +                for (i = 0; i < il->nsamps; i++) {
293 +                                        /* randomize direction */
294 +                    h = ilhash(dim, 2) + i;
295 +                    multisamp(sp, 2, urand(h));
296 +                    alti = dim[1]/nazi;
297 +                    r1 = (alti + sp[0])/nalt;
298 +                    r2 = (dim[1] - alti*nazi + sp[1] - .5)/nazi;
299 +                    flatdir(dn, r1, r2);
300 +                    for (j = 0; j < 3; j++)
301 +                            dir[j] = -dn[0]*u[j] - dn[1]*v[j] -
302 +                                                dn[2]*fa->norm[j];
303 +                                        /* randomize location */
304 +                    do {
305 +                        multisamp(sp, 2, urand(h+4862+nallow));
306 +                        r1 = ur[0] + (ur[1]-ur[0]) * sp[0];
307 +                        r2 = vr[0] + (vr[1]-vr[0]) * sp[1];
308 +                        for (j = 0; j < 3; j++)
309 +                            org[j] = r1*u[j] + r2*v[j]
310 +                                        + fa->offset*fa->norm[j];
311 +                    } while (!inface(org, fa) && nallow-- > 0);
312 +                    if (nallow < 0) {
313 +                        objerror(ob, WARNING, "bad aspect");
314 +                        rayclean();
315 +                        freeface(ob);
316 +                        return(my_default(ob, il, nm));
317 +                    }
318 +                    VSUM(org, org, dir, -epsilon);
319 +                                        /* send sample */
320 +                    raysamp(dim[1], org, dir);
321 +                }
322 +                                /* add in direct component? */
323 +        if (il->flags & IL_LIGHT) {
324 +                MAT4    ixfm;
325 +                for (i = 3; i--; ) {
326 +                        ixfm[i][0] = u[i];
327 +                        ixfm[i][1] = v[i];
328 +                        ixfm[i][2] = fa->norm[i];
329 +                        ixfm[i][3] = 0.;
330 +                }
331 +                ixfm[3][0] = ixfm[3][1] = ixfm[3][2] = 0.;
332 +                ixfm[3][3] = 1.;
333 +                dim[0] = random();
334 +                nallow = 10*il->nsamps;
335 +                for (i = 0; i < il->nsamps; i++) {
336 +                                        /* randomize location */
337 +                    h = dim[0] + samplendx++;
338 +                    do {
339 +                        multisamp(sp, 2, urand(h+nallow));
340 +                        r1 = ur[0] + (ur[1]-ur[0]) * sp[0];
341 +                        r2 = vr[0] + (vr[1]-vr[0]) * sp[1];
342 +                        for (j = 0; j < 3; j++)
343 +                            org[j] = r1*u[j] + r2*v[j]
344 +                                        + fa->offset*fa->norm[j];
345 +                    } while (!inface(org, fa) && nallow-- > 0);
346 +                    if (nallow < 0) {
347 +                        objerror(ob, WARNING, "bad aspect");
348 +                        rayclean();
349 +                        freeface(ob);
350 +                        return(my_default(ob, il, nm));
351 +                    }
352 +                                        /* sample source rays */
353 +                    srcsamps(il, org, epsilon, ixfm);
354 +                }
355 +        }
356 +                                /* wait for all rays to finish */
357 +        rayclean();
358 +                                /* write out the face and its distribution */
359 +        if (average(il, distarr, n)) {
360 +                if (il->sampdens > 0)
361 +                        flatout(il, distarr, nalt, nazi, u, v, fa->norm);
362 +                illumout(il, ob);
363 +        } else
364 +                printobj(il->altmat, ob);
365 +                                /* clean up */
366 +        freeface(ob);
367 +        return(0);
368 + }
369 +
370 +
371 + int
372 + my_sphere(      /* make an illum sphere */
373 +        OBJREC  *ob,
374 +        struct illum_args  *il,
375 +        char  *nm
376 + )
377 + {
378 +        int  dim[3];
379 +        int  n, nalt, nazi;
380 +        double  sp[4], r1, r2, r3;
381 +        FVECT  org, dir;
382 +        FVECT  u, v;
383 +        int  i, j;
384 +                                /* check arguments */
385 +        if (ob->oargs.nfargs != 4)
386 +                objerror(ob, USER, "bad # of arguments");
387 +                                /* set up sampling */
388 +        if (il->sampdens <= 0)
389 +                nalt = nazi = 1;
390 +        else {
391 +                n = 4.*PI * il->sampdens;
392 +                nalt = sqrt(2./PI*n) + .5;
393 +                nazi = PI/2.*nalt + .5;
394 +        }
395 +        n = nalt*nazi;
396 +        newdist(n);
397 +        dim[0] = random();
398 +                                /* sample sphere */
399 +        for (dim[1] = 0; dim[1] < nalt; dim[1]++)
400 +            for (dim[2] = 0; dim[2] < nazi; dim[2]++)
401 +                for (i = 0; i < il->nsamps; i++) {
402 +                                        /* next sample point */
403 +                    multisamp(sp, 4, urand(ilhash(dim,3)+i));
404 +                                        /* random direction */
405 +                    r1 = (dim[1] + sp[0])/nalt;
406 +                    r2 = (dim[2] + sp[1] - .5)/nazi;
407 +                    rounddir(dir, r1, r2);
408 +                                        /* random location */
409 +                    mkaxes(u, v, dir);          /* yuck! */
410 +                    r3 = sqrt(sp[2]);
411 +                    r2 = 2.*PI*sp[3];
412 +                    r1 = r3*ob->oargs.farg[3]*cos(r2);
413 +                    r2 = r3*ob->oargs.farg[3]*sin(r2);
414 +                    r3 = ob->oargs.farg[3]*sqrt(1.01-r3*r3);
415 +                    for (j = 0; j < 3; j++) {
416 +                        org[j] = ob->oargs.farg[j] + r1*u[j] + r2*v[j] +
417 +                                        r3*dir[j];
418 +                        dir[j] = -dir[j];
419 +                    }
420 +                                        /* send sample */
421 +                    raysamp(dim[1]*nazi+dim[2], org, dir);
422 +                }
423 +                                /* wait for all rays to finish */
424 +        rayclean();
425 +                                /* write out the sphere and its distribution */
426 +        if (average(il, distarr, n)) {
427 +                if (il->sampdens > 0)
428 +                        roundout(il, distarr, nalt, nazi);
429 +                else
430 +                        objerror(ob, WARNING, "diffuse distribution");
431 +                illumout(il, ob);
432 +        } else
433 +                printobj(il->altmat, ob);
434 +                                /* clean up */
435 +        return(1);
436 + }
437 +
438 +
439 + int
440 + my_ring(                /* make an illum ring */
441 +        OBJREC  *ob,
442 +        struct illum_args  *il,
443 +        char  *nm
444 + )
445 + {
446 +        int  dim[2];
447 +        int  n, nalt, nazi, alti;
448 +        double  sp[2], r1, r2, r3;
449 +        double  epsilon;
450 +        int  h;
451 +        FVECT  dn, org, dir;
452 +        FVECT  u, v;
453 +        MAT4  xfm;
454 +        CONE  *co;
455 +        int  i, j;
456 +                                        /* get/check arguments */
457 +        co = getcone(ob, 0);
458 +        if (co == NULL)
459 +                objerror(ob, USER, "cannot create illum");
460 +                                        /* set up sampling */
461 +        if (il->sampdens <= 0) {
462 +                nalt = nazi = 1;        /* diffuse assumption */
463 +        } else {
464 +                n = PI * il->sampdens;
465 +                nalt = sqrt(n/PI) + .5;
466 +                nazi = PI*nalt + .5;
467 +        }
468 +        epsilon = R_EPS*CO_R1(co);
469 +        n = nazi*nalt;
470 +        newdist(n);
471 +        mkaxes(u, v, co->ad);
472 +        dim[0] = random();
473 +                                /* sample disk */
474 +        for (dim[1] = 0; dim[1] < n; dim[1]++)
475 +                for (i = 0; i < il->nsamps; i++) {
476 +                                        /* next sample point */
477 +                    h = ilhash(dim,2) + i;
478 +                                        /* randomize direction */
479 +                    multisamp(sp, 2, urand(h));
480 +                    alti = dim[1]/nazi;
481 +                    r1 = (alti + sp[0])/nalt;
482 +                    r2 = (dim[1] - alti*nazi + sp[1] - .5)/nazi;
483 +                    flatdir(dn, r1, r2);
484 +                    for (j = 0; j < 3; j++)
485 +                        dir[j] = -dn[0]*u[j] - dn[1]*v[j] - dn[2]*co->ad[j];
486 +                                        /* randomize location */
487 +                    multisamp(sp, 2, urand(h+8371));
488 +                    r3 = sqrt(CO_R0(co)*CO_R0(co) +
489 +                            sp[0]*(CO_R1(co)*CO_R1(co) - CO_R0(co)*CO_R0(co)));
490 +                    r2 = 2.*PI*sp[1];
491 +                    r1 = r3*cos(r2);
492 +                    r2 = r3*sin(r2);
493 +                    for (j = 0; j < 3; j++)
494 +                        org[j] = CO_P0(co)[j] + r1*u[j] + r2*v[j] +
495 +                                                epsilon*co->ad[j];
496 +                                        /* send sample */
497 +                    raysamp(dim[1], org, dir);
498 +                }
499 +                                /* add in direct component? */
500 +        if (il->flags & IL_LIGHT) {
501 +                MAT4    ixfm;
502 +                for (i = 3; i--; ) {
503 +                        ixfm[i][0] = u[i];
504 +                        ixfm[i][1] = v[i];
505 +                        ixfm[i][2] = co->ad[i];
506 +                        ixfm[i][3] = 0.;
507 +                }
508 +                ixfm[3][0] = ixfm[3][1] = ixfm[3][2] = 0.;
509 +                ixfm[3][3] = 1.;
510 +                dim[0] = random();
511 +                for (i = 0; i < il->nsamps; i++) {
512 +                                        /* randomize location */
513 +                    h = dim[0] + samplendx++;
514 +                    multisamp(sp, 2, urand(h));
515 +                    r3 = sqrt(CO_R0(co)*CO_R0(co) +
516 +                            sp[0]*(CO_R1(co)*CO_R1(co) - CO_R0(co)*CO_R0(co)));
517 +                    r2 = 2.*PI*sp[1];
518 +                    r1 = r3*cos(r2);
519 +                    r2 = r3*sin(r2);
520 +                    for (j = 0; j < 3; j++)
521 +                        org[j] = CO_P0(co)[j] + r1*u[j] + r2*v[j];
522 +                                        /* sample source rays */
523 +                    srcsamps(il, org, epsilon, ixfm);
524 +                }
525 +        }
526 +                                /* wait for all rays to finish */
527 +        rayclean();
528 +                                /* write out the ring and its distribution */
529 +        if (average(il, distarr, n)) {
530 +                if (il->sampdens > 0)
531 +                        flatout(il, distarr, nalt, nazi, u, v, co->ad);
532 +                illumout(il, ob);
533 +        } else
534 +                printobj(il->altmat, ob);
535 +                                /* clean up */
536 +        freecone(ob);
537 +        return(1);
538   }

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