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

Comparing ray/src/gen/mkillum2.c (file contents):
Revision 2.19 by greg, Tue Sep 18 03:35:09 2007 UTC vs.
Revision 2.43 by greg, Fri Nov 17 20:02:07 2023 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 R_EPS
17 + #define R_EPS           0.005           /* relative epsilon for ray origin */
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");
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");
59 >                error(USER, "ray tracing process died");
60          if (r->rno >= distsiz)
61 <                error(INTERNAL, "Bad returned index in process_ray");
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 <        addcolor(colp, r->rcol);
64 >        addscolor(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 73 | Line 77 | raysamp(       /* queue a ray sample */
77          int     rv;
78  
79          if ((ndx < 0) | (ndx >= distsiz))
80 <                error(INTERNAL, "Bad index in raysamp");
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, 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 >        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 >        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 > void
136   rayclean()                      /* finish all pending rays */
137   {
138          RAY     myRay;
# Line 94 | Line 142 | rayclean()                     /* finish all pending rays */
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,
# Line 116 | Line 230 | my_face(               /* make an illum face */
230          char  *nm
231   )
232   {
233 < #define MAXMISS         (5*n*il->nsamps)
234 <        int  dim[3];
121 <        int  n, nalt, nazi, h;
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 <        int  nmisses;
241 <        register FACE  *fa;
242 <        register int  i, j;
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) {
# Line 133 | Line 250 | my_face(               /* make an illum face */
250                  return(my_default(ob, il, nm));
251          }
252                                  /* set up sampling */
253 <        if (il->sampdens <= 0)
254 <                nalt = nazi = 1;
255 <        else {
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 = nalt*nazi;
260 >        n = nazi*nalt;
261          newdist(n);
262 <                                /* take first edge longer than sqrt(area) */
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];
# Line 169 | Line 286 | my_face(               /* make an illum face */
286          }
287          dim[0] = random();
288                                  /* sample polygon */
289 <        nmisses = 0;
290 <        for (dim[1] = 0; dim[1] < nalt; dim[1]++)
291 <            for (dim[2] = 0; dim[2] < nazi; dim[2]++)
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 <                                        /* random direction */
294 <                    h = ilhash(dim, 3) + i;
293 >                                        /* randomize direction */
294 >                    h = ilhash(dim, 2) + i;
295                      multisamp(sp, 2, urand(h));
296 <                    r1 = (dim[1] + sp[0])/nalt;
297 <                    r2 = (dim[2] + sp[1] - .5)/nazi;
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] - dn[2]*fa->norm[j];
302 <                                        /* random location */
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+nmisses));
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) && nmisses++ < MAXMISS);
312 <                    if (nmisses > MAXMISS) {
311 >                    } while (!inface(org, fa) && nallow-- > 0);
312 >                    if (nallow < 0) {
313                          objerror(ob, WARNING, "bad aspect");
314                          rayclean();
315                          freeface(ob);
197 –                        free((void *)distarr);
316                          return(my_default(ob, il, nm));
317                      }
318 <                    for (j = 0; j < 3; j++)
201 <                        org[j] += .001*fa->norm[j];
318 >                    VSUM(org, org, dir, -epsilon);
319                                          /* send sample */
320 <                    raysamp(dim[1]*nazi+dim[2], org, dir);
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, nalt*nazi)) {
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);
# Line 213 | Line 365 | my_face(               /* make an illum face */
365                                  /* clean up */
366          freeface(ob);
367          return(0);
216 – #undef MAXMISS
368   }
369  
370  
371   int
372   my_sphere(      /* make an illum sphere */
373 <        register OBJREC  *ob,
373 >        OBJREC  *ob,
374          struct illum_args  *il,
375          char  *nm
376   )
# Line 229 | Line 380 | my_sphere(     /* make an illum sphere */
380          double  sp[4], r1, r2, r3;
381          FVECT  org, dir;
382          FVECT  u, v;
383 <        register int  i, j;
383 >        int  i, j;
384                                  /* check arguments */
385          if (ob->oargs.nfargs != 4)
386                  objerror(ob, USER, "bad # of arguments");
# Line 269 | Line 420 | my_sphere(     /* make an illum sphere */
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, nalt*nazi)) {
426 >        if (average(il, distarr, n)) {
427                  if (il->sampdens > 0)
428                          roundout(il, distarr, nalt, nazi);
429                  else
# Line 291 | Line 443 | my_ring(               /* make an illum ring */
443          char  *nm
444   )
445   {
446 <        int  dim[3];
447 <        int  n, nalt, nazi;
448 <        double  sp[4], r1, r2, r3;
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 <        register CONE  *co;
454 <        register int  i, j;
455 <                                /* get/check arguments */
453 >        MAT4  xfm;
454 >        CONE  *co;
455 >        int  i, j;
456 >                                        /* get/check arguments */
457          co = getcone(ob, 0);
458 <                                /* set up sampling */
459 <        if (il->sampdens <= 0)
460 <                nalt = nazi = 1;
461 <        else {
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 <        n = nalt*nazi;
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] < nalt; dim[1]++)
317 <            for (dim[2] = 0; dim[2] < nazi; dim[2]++)
474 >        for (dim[1] = 0; dim[1] < n; dim[1]++)
475                  for (i = 0; i < il->nsamps; i++) {
476                                          /* next sample point */
477 <                    multisamp(sp, 4, urand(ilhash(dim,3)+i));
478 <                                        /* random direction */
479 <                    r1 = (dim[1] + sp[0])/nalt;
480 <                    r2 = (dim[2] + sp[1] - .5)/nazi;
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 <                                        /* random location */
486 >                                        /* randomize location */
487 >                    multisamp(sp, 2, urand(h+8371));
488                      r3 = sqrt(CO_R0(co)*CO_R0(co) +
489 <                            sp[2]*(CO_R1(co)*CO_R1(co) - CO_R0(co)*CO_R0(co)));
490 <                    r2 = 2.*PI*sp[3];
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 <                                        .001*co->ad[j];
336 <
495 >                                                epsilon*co->ad[j];
496                                          /* send sample */
497 <                    raysamp(dim[1]*nazi+dim[2], org, dir);
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, nalt*nazi)) {
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);
# Line 348 | Line 535 | my_ring(               /* make an illum ring */
535                                  /* clean up */
536          freecone(ob);
537          return(1);
351 – }
352 –
353 –
354 – static void
355 – mkaxes(                 /* compute u and v to go with n */
356 –        FVECT  u,
357 –        FVECT  v,
358 –        FVECT  n
359 – )
360 – {
361 –        register int  i;
362 –
363 –        v[0] = v[1] = v[2] = 0.0;
364 –        for (i = 0; i < 3; i++)
365 –                if (n[i] < 0.6 && n[i] > -0.6)
366 –                        break;
367 –        v[i] = 1.0;
368 –        fcross(u, v, n);
369 –        normalize(u);
370 –        fcross(v, n, u);
371 – }
372 –
373 –
374 – static void
375 – rounddir(               /* compute uniform spherical direction */
376 –        register FVECT  dv,
377 –        double  alt,
378 –        double  azi
379 – )
380 – {
381 –        double  d1, d2;
382 –
383 –        dv[2] = 1. - 2.*alt;
384 –        d1 = sqrt(1. - dv[2]*dv[2]);
385 –        d2 = 2.*PI * azi;
386 –        dv[0] = d1*cos(d2);
387 –        dv[1] = d1*sin(d2);
388 – }
389 –
390 –
391 – static void
392 – flatdir(                /* compute uniform hemispherical direction */
393 –        register FVECT  dv,
394 –        double  alt,
395 –        double  azi
396 – )
397 – {
398 –        double  d1, d2;
399 –
400 –        d1 = sqrt(alt);
401 –        d2 = 2.*PI * azi;
402 –        dv[0] = d1*cos(d2);
403 –        dv[1] = d1*sin(d2);
404 –        dv[2] = sqrt(1. - alt);
538   }

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