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

Comparing ray/src/rt/ambcomp.c (file contents):
Revision 1.6 by greg, Thu Jun 13 10:54:00 1991 UTC vs.
Revision 2.25 by greg, Fri Apr 11 20:31:37 2014 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 compute "ambient" values using Monte Carlo
6 + *
7 + *  Declarations of external symbols in ambient.h
8   */
9  
10 < #include  "ray.h"
10 > #include "copyright.h"
11  
12 + #include  "ray.h"
13   #include  "ambient.h"
14 –
14   #include  "random.h"
15  
16 < typedef struct {
18 <        short  t, p;            /* theta, phi indices */
19 <        COLOR  v;               /* value sum */
20 <        float  r;               /* 1/distance sum */
21 <        float  k;               /* variance for this division */
22 <        int  n;                 /* number of subsamples */
23 < }  AMBSAMP;             /* ambient sample division */
16 > #ifdef NEWAMB
17  
18 < typedef struct {
26 <        FVECT  ux, uy, uz;      /* x, y and z axis directions */
27 <        short  nt, np;          /* number of theta and phi directions */
28 < }  AMBHEMI;             /* ambient sample hemisphere */
18 > #else /* ! NEWAMB */
19  
30 – extern double  sin(), cos(), sqrt();
20  
21 <
22 < static int
23 < ambcmp(d1, d2)                          /* decreasing order */
24 < AMBSAMP  *d1, *d2;
21 > void
22 > inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
23 >        AMBHEMI  *hp,
24 >        COLOR ac,
25 >        RAY  *r,
26 >        double  wt
27 > )
28   {
29 <        if (d1->k < d2->k)
30 <                return(1);
31 <        if (d1->k > d2->k)
32 <                return(-1);
33 <        return(0);
29 >        double  d;
30 >        int  i;
31 >                                        /* set number of divisions */
32 >        if (ambacc <= FTINY &&
33 >                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
34 >                wt = d;                 /* avoid ray termination */
35 >        hp->nt = sqrt(ambdiv * wt / PI) + 0.5;
36 >        i = ambacc > FTINY ? 3 : 1;     /* minimum number of samples */
37 >        if (hp->nt < i)
38 >                hp->nt = i;
39 >        hp->np = PI * hp->nt + 0.5;
40 >                                        /* set number of super-samples */
41 >        hp->ns = ambssamp * wt + 0.5;
42 >                                        /* assign coefficient */
43 >        copycolor(hp->acoef, ac);
44 >        d = 1.0/(hp->nt*hp->np);
45 >        scalecolor(hp->acoef, d);
46 >                                        /* make axes */
47 >        VCOPY(hp->uz, r->ron);
48 >        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
49 >        for (i = 0; i < 3; i++)
50 >                if (hp->uz[i] < 0.6 && hp->uz[i] > -0.6)
51 >                        break;
52 >        if (i >= 3)
53 >                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
54 >        hp->uy[i] = 1.0;
55 >        fcross(hp->ux, hp->uy, hp->uz);
56 >        normalize(hp->ux);
57 >        fcross(hp->uy, hp->uz, hp->ux);
58   }
59  
60  
61 < static int
62 < ambnorm(d1, d2)                         /* standard order */
63 < AMBSAMP  *d1, *d2;
61 > int
62 > divsample(                              /* sample a division */
63 >        AMBSAMP  *dp,
64 >        AMBHEMI  *h,
65 >        RAY  *r
66 > )
67   {
49 –        register int  c;
50 –
51 –        if (c = d1->t - d2->t)
52 –                return(c);
53 –        return(d1->p - d2->p);
54 – }
55 –
56 –
57 – divsample(dp, h, r)                     /* sample a division */
58 – register AMBSAMP  *dp;
59 – AMBHEMI  *h;
60 – RAY  *r;
61 – {
68          RAY  ar;
69 <        int  hlist[4];
69 >        int  hlist[3];
70 >        double  spt[2];
71          double  xd, yd, zd;
72          double  b2;
73          double  phi;
74 <        register int  i;
75 <
76 <        if (rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5) < 0)
74 >        int  i;
75 >                                        /* ambient coefficient for weight */
76 >        if (ambacc > FTINY)
77 >                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
78 >        else
79 >                copycolor(ar.rcoef, h->acoef);
80 >        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, r, ar.rcoef) < 0)
81                  return(-1);
82 +        if (ambacc > FTINY) {
83 +                multcolor(ar.rcoef, h->acoef);
84 +                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
85 +        }
86          hlist[0] = r->rno;
87          hlist[1] = dp->t;
88          hlist[2] = dp->p;
89 <        hlist[3] = 0;
90 <        zd = sqrt((dp->t+urand(ilhash(hlist,4)+dp->n))/h->nt);
91 <        hlist[3] = 1;
92 <        phi = 2.0*PI * (dp->p+urand(ilhash(hlist,4)+dp->n))/h->np;
93 <        xd = cos(phi) * zd;
79 <        yd = sin(phi) * zd;
89 >        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+dp->n));
90 >        zd = sqrt((dp->t + spt[0])/h->nt);
91 >        phi = 2.0*PI * (dp->p + spt[1])/h->np;
92 >        xd = tcos(phi) * zd;
93 >        yd = tsin(phi) * zd;
94          zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
95          for (i = 0; i < 3; i++)
96                  ar.rdir[i] =    xd*h->ux[i] +
97                                  yd*h->uy[i] +
98                                  zd*h->uz[i];
99 +        checknorm(ar.rdir);
100          dimlist[ndims++] = dp->t*h->np + dp->p + 90171;
101          rayvalue(&ar);
102          ndims--;
103 +        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
104          addcolor(dp->v, ar.rcol);
105 <        if (ar.rt < FHUGE)
105 >                                        /* use rt to improve gradient calc */
106 >        if (ar.rt > FTINY && ar.rt < FHUGE)
107                  dp->r += 1.0/ar.rt;
108                                          /* (re)initialize error */
109          if (dp->n++) {
# Line 99 | Line 116 | RAY  *r;
116   }
117  
118  
119 + static int
120 + ambcmp(                                 /* decreasing order */
121 +        const void *p1,
122 +        const void *p2
123 + )
124 + {
125 +        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
126 +        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
127 +
128 +        if (d1->k < d2->k)
129 +                return(1);
130 +        if (d1->k > d2->k)
131 +                return(-1);
132 +        return(0);
133 + }
134 +
135 +
136 + static int
137 + ambnorm(                                /* standard order */
138 +        const void *p1,
139 +        const void *p2
140 + )
141 + {
142 +        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
143 +        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
144 +        int     c;
145 +
146 +        if ( (c = d1->t - d2->t) )
147 +                return(c);
148 +        return(d1->p - d2->p);
149 + }
150 +
151 +
152   double
153 < doambient(acol, r, pg, dg)              /* compute ambient component */
154 < COLOR  acol;
155 < RAY  *r;
156 < FVECT  pg, dg;
153 > doambient(                              /* compute ambient component */
154 >        COLOR  rcol,
155 >        RAY  *r,
156 >        double  wt,
157 >        FVECT  pg,
158 >        FVECT  dg
159 > )
160   {
161 <        double  b, d;
161 >        double  b, d=0;
162          AMBHEMI  hemi;
163          AMBSAMP  *div;
164          AMBSAMP  dnew;
165 <        register AMBSAMP  *dp;
165 >        double  acol[3];
166 >        AMBSAMP  *dp;
167          double  arad;
168 <        int  ndivs, ns;
169 <        register int  i, j;
116 <                                        /* initialize color */
117 <        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
168 >        int  divcnt;
169 >        int  i, j;
170                                          /* initialize hemisphere */
171 <        inithemi(&hemi, r);
172 <        ndivs = hemi.nt * hemi.np;
173 <        if (ndivs == 0)
171 >        inithemi(&hemi, rcol, r, wt);
172 >        divcnt = hemi.nt * hemi.np;
173 >                                        /* initialize */
174 >        if (pg != NULL)
175 >                pg[0] = pg[1] = pg[2] = 0.0;
176 >        if (dg != NULL)
177 >                dg[0] = dg[1] = dg[2] = 0.0;
178 >        setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
179 >        if (divcnt == 0)
180                  return(0.0);
181 <                                        /* set number of super-samples */
182 <        ns = ambssamp * r->rweight + 0.5;
183 <        if (ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
126 <                div = (AMBSAMP *)malloc(ndivs*sizeof(AMBSAMP));
181 >                                        /* allocate super-samples */
182 >        if (hemi.ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
183 >                div = (AMBSAMP *)malloc(divcnt*sizeof(AMBSAMP));
184                  if (div == NULL)
185                          error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
186          } else
187                  div = NULL;
188                                          /* sample the divisions */
189          arad = 0.0;
190 +        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
191          if ((dp = div) == NULL)
192                  dp = &dnew;
193 +        divcnt = 0;
194          for (i = 0; i < hemi.nt; i++)
195                  for (j = 0; j < hemi.np; j++) {
196                          dp->t = i; dp->p = j;
197                          setcolor(dp->v, 0.0, 0.0, 0.0);
198                          dp->r = 0.0;
199                          dp->n = 0;
200 <                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0)
201 <                                goto oopsy;
200 >                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0) {
201 >                                if (div != NULL)
202 >                                        dp++;
203 >                                continue;
204 >                        }
205 >                        arad += dp->r;
206 >                        divcnt++;
207                          if (div != NULL)
208                                  dp++;
209 <                        else {
209 >                        else
210                                  addcolor(acol, dp->v);
147 –                                arad += dp->r;
148 –                        }
211                  }
212 <        if (ns > 0) {                   /* perform super-sampling */
212 >        if (!divcnt) {
213 >                if (div != NULL)
214 >                        free((void *)div);
215 >                return(0.0);            /* no samples taken */
216 >        }
217 >        if (divcnt < hemi.nt*hemi.np) {
218 >                pg = dg = NULL;         /* incomplete sampling */
219 >                hemi.ns = 0;
220 >        } else if (arad > FTINY && divcnt/arad < minarad) {
221 >                hemi.ns = 0;            /* close enough */
222 >        } else if (hemi.ns > 0) {       /* else perform super-sampling? */
223                  comperrs(div, &hemi);                   /* compute errors */
224 <                qsort(div, ndivs, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);     /* sort divs */
224 >                qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);    /* sort divs */
225                                                  /* super-sample */
226 <                for (i = ns; i > 0; i--) {
227 <                        copystruct(&dnew, div);
228 <                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0)
229 <                                goto oopsy;
230 <                                                        /* reinsert */
231 <                        dp = div;
232 <                        j = ndivs < i ? ndivs : i;
226 >                for (i = hemi.ns; i > 0; i--) {
227 >                        dnew = *div;
228 >                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0) {
229 >                                dp++;
230 >                                continue;
231 >                        }
232 >                        dp = div;               /* reinsert */
233 >                        j = divcnt < i ? divcnt : i;
234                          while (--j > 0 && dnew.k < dp[1].k) {
235 <                                copystruct(dp, dp+1);
235 >                                *dp = *(dp+1);
236                                  dp++;
237                          }
238 <                        copystruct(dp, &dnew);
238 >                        *dp = dnew;
239                  }
240                  if (pg != NULL || dg != NULL)   /* restore order */
241 <                        qsort(div, ndivs, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
241 >                        qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
242          }
243                                          /* compute returned values */
244          if (div != NULL) {
245 <                for (i = ndivs, dp = div; i-- > 0; dp++) {
245 >                arad = 0.0;             /* note: divcnt may be < nt*np */
246 >                for (i = hemi.nt*hemi.np, dp = div; i-- > 0; dp++) {
247                          arad += dp->r;
248                          if (dp->n > 1) {
249                                  b = 1.0/dp->n;
# Line 181 | Line 255 | FVECT  pg, dg;
255                  }
256                  b = bright(acol);
257                  if (b > FTINY) {
258 <                        b = ndivs/b;
258 >                        b = 1.0/b;      /* compute & normalize gradient(s) */
259                          if (pg != NULL) {
260                                  posgradient(pg, div, &hemi);
261                                  for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 192 | Line 266 | FVECT  pg, dg;
266                                  for (i = 0; i < 3; i++)
267                                          dg[i] *= b;
268                          }
195 –                } else {
196 –                        if (pg != NULL)
197 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
198 –                                        pg[i] = 0.0;
199 –                        if (dg != NULL)
200 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
201 –                                        dg[i] = 0.0;
269                  }
270 <                free((char *)div);
270 >                free((void *)div);
271          }
272 <        b = 1.0/ndivs;
206 <        scalecolor(acol, b);
272 >        copycolor(rcol, acol);
273          if (arad <= FTINY)
208 –                arad = FHUGE;
209 –        else
210 –                arad = (ndivs+ns)/arad;
211 –        if (arad > maxarad)
274                  arad = maxarad;
275 <        else if (arad < minarad)
275 >        else
276 >                arad = (divcnt+hemi.ns)/arad;
277 >        if (pg != NULL) {               /* reduce radius if gradient large */
278 >                d = DOT(pg,pg);
279 >                if (d*arad*arad > 1.0)
280 >                        arad = 1.0/sqrt(d);
281 >        }
282 >        if (arad < minarad) {
283                  arad = minarad;
284 <        arad /= sqrt(r->rweight);
284 >                if (pg != NULL && d*arad*arad > 1.0) {  /* cap gradient */
285 >                        d = 1.0/arad/sqrt(d);
286 >                        for (i = 0; i < 3; i++)
287 >                                pg[i] *= d;
288 >                }
289 >        }
290 >        if ((arad /= sqrt(wt)) > maxarad)
291 >                arad = maxarad;
292          return(arad);
217 – oopsy:
218 –        if (div != NULL)
219 –                free((char *)div);
220 –        return(0.0);
293   }
294  
295  
296 < inithemi(hp, r)                 /* initialize sampling hemisphere */
297 < register AMBHEMI  *hp;
298 < RAY  *r;
296 > void
297 > comperrs(                       /* compute initial error estimates */
298 >        AMBSAMP  *da,   /* assumes standard ordering */
299 >        AMBHEMI  *hp
300 > )
301   {
228 –        register int  i;
229 –                                        /* set number of divisions */
230 –        hp->nt = sqrt(ambdiv * r->rweight * 0.5) + 0.5;
231 –        hp->np = 2 * hp->nt;
232 –                                        /* make axes */
233 –        VCOPY(hp->uz, r->ron);
234 –        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
235 –        for (i = 0; i < 3; i++)
236 –                if (hp->uz[i] < 0.6 && hp->uz[i] > -0.6)
237 –                        break;
238 –        if (i >= 3)
239 –                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
240 –        hp->uy[i] = 1.0;
241 –        fcross(hp->ux, hp->uy, hp->uz);
242 –        normalize(hp->ux);
243 –        fcross(hp->uy, hp->uz, hp->ux);
244 – }
245 –
246 –
247 – comperrs(da, hp)                /* compute initial error estimates */
248 – AMBSAMP  *da;           /* assumes standard ordering */
249 – register AMBHEMI  *hp;
250 – {
302          double  b, b2;
303          int  i, j;
304 <        register AMBSAMP  *dp;
304 >        AMBSAMP  *dp;
305                                  /* sum differences from neighbors */
306          dp = da;
307          for (i = 0; i < hp->nt; i++)
# Line 294 | Line 345 | register AMBHEMI  *hp;
345   }
346  
347  
348 < posgradient(gv, da, hp)                         /* compute position gradient */
349 < FVECT  gv;
350 < AMBSAMP  *da;                   /* assumes standard ordering */
351 < AMBHEMI  *hp;
348 > void
349 > posgradient(                                    /* compute position gradient */
350 >        FVECT  gv,
351 >        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
352 >        AMBHEMI  *hp
353 > )
354   {
355 <        register int  i, j;
356 <        double  b, d;
355 >        int  i, j;
356 >        double  nextsine, lastsine, b, d;
357          double  mag0, mag1;
358          double  phi, cosp, sinp, xd, yd;
359 <        register AMBSAMP  *dp;
359 >        AMBSAMP  *dp;
360  
361          xd = yd = 0.0;
362          for (j = 0; j < hp->np; j++) {
363                  dp = da + j;
364                  mag0 = mag1 = 0.0;
365 +                lastsine = 0.0;
366                  for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
367   #ifdef  DEBUG
368                          if (dp->t != i || dp->p != j)
# Line 319 | Line 373 | AMBHEMI  *hp;
373                          if (i > 0) {
374                                  d = dp[-hp->np].r;
375                                  if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
376 <                                d *= 1.0 - sqrt((double)i/hp->nt);
376 >                                                        /* sin(t)*cos(t)^2 */
377 >                                d *= lastsine * (1.0 - (double)i/hp->nt);
378                                  mag0 += d*(b - bright(dp[-hp->np].v));
379                          }
380 +                        nextsine = sqrt((double)(i+1)/hp->nt);
381                          if (j > 0) {
382                                  d = dp[-1].r;
383                                  if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
384 <                                mag1 += d*(b - bright(dp[-1].v));
384 >                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
385 >                                                (b - bright(dp[-1].v));
386                          } else {
387                                  d = dp[hp->np-1].r;
388                                  if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
389 <                                mag1 += d*(b - bright(dp[hp->np-1].v));
389 >                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
390 >                                                (b - bright(dp[hp->np-1].v));
391                          }
392                          dp += hp->np;
393 +                        lastsine = nextsine;
394                  }
395 <                if (hp->nt > 1) {
337 <                        mag0 /= (double)hp->np;
338 <                        mag1 /= (double)hp->nt;
339 <                }
395 >                mag0 *= 2.0*PI / hp->np;
396                  phi = 2.0*PI * (double)j/hp->np;
397 <                cosp = cos(phi); sinp = sin(phi);
397 >                cosp = tcos(phi); sinp = tsin(phi);
398                  xd += mag0*cosp - mag1*sinp;
399                  yd += mag0*sinp + mag1*cosp;
400          }
401          for (i = 0; i < 3; i++)
402 <                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])/PI;
402 >                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])*(hp->nt*hp->np)/PI;
403   }
404  
405  
406 < dirgradient(gv, da, hp)                         /* compute direction gradient */
407 < FVECT  gv;
408 < AMBSAMP  *da;                   /* assumes standard ordering */
409 < AMBHEMI  *hp;
406 > void
407 > dirgradient(                                    /* compute direction gradient */
408 >        FVECT  gv,
409 >        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
410 >        AMBHEMI  *hp
411 > )
412   {
413 <        register int  i, j;
413 >        int  i, j;
414          double  mag;
415          double  phi, xd, yd;
416 <        register AMBSAMP  *dp;
416 >        AMBSAMP  *dp;
417  
418          xd = yd = 0.0;
419          for (j = 0; j < hp->np; j++) {
# Line 367 | Line 425 | AMBHEMI  *hp;
425                                  error(CONSISTENCY,
426                                          "division order in dirgradient");
427   #endif
428 <                        mag += sqrt((i+.5)/hp->nt)*bright(dp->v);
428 >                                                        /* tan(t) */
429 >                        mag += bright(dp->v)/sqrt(hp->nt/(i+.5) - 1.0);
430                          dp += hp->np;
431                  }
432                  phi = 2.0*PI * (j+.5)/hp->np + PI/2.0;
433 <                xd += mag * cos(phi);
434 <                yd += mag * sin(phi);
433 >                xd += mag * tcos(phi);
434 >                yd += mag * tsin(phi);
435          }
436          for (i = 0; i < 3; i++)
437 <                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])*PI/(hp->nt*hp->np);
437 >                gv[i] = xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i];
438   }
439 +
440 + #endif  /* ! NEWAMB */

Diff Legend

– Removed lines
+ Added lines
< Changed lines
> Changed lines