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root/radiance/ray/src/rt/ambcomp.c
(Generate patch)

Comparing ray/src/rt/ambcomp.c (file contents):
Revision 2.85 by greg, Tue May 14 17:39:10 2019 UTC vs.
Revision 2.93 by greg, Tue Apr 16 23:32:20 2024 UTC

# Line 21 | Line 21 | static const char      RCSid[] = "$Id$";
21   #include  "ambient.h"
22   #include  "random.h"
23  
24 < extern void             SDsquare2disk(double ds[2], double seedx, double seedy);
24 > #ifndef MINADIV
25 > #define MINADIV         7       /* minimum # divisions in each dimension */
26 > #endif
27  
28   typedef struct {
27 –        COLOR   v;              /* hemisphere sample value */
28 –        float   d;              /* reciprocal distance */
29          FVECT   p;              /* intersection point */
30 +        float   d;              /* reciprocal distance */
31 +        SCOLOR  v;              /* hemisphere sample value */
32   } AMBSAMP;              /* sample value */
33  
34   typedef struct {
35          RAY     *rp;            /* originating ray sample */
36          int     ns;             /* number of samples per axis */
37          int     sampOK;         /* acquired full sample set? */
38 <        COLOR   acoef;          /* division contribution coefficient */
39 <        double  acol[3];        /* accumulated color */
38 >        int     atyp;           /* RAMBIENT or TAMBIENT */
39 >        SCOLOR  acoef;          /* division contribution coefficient */
40 >        SCOLOR  acol;           /* accumulated color */
41 >        FVECT   onrm;           /* oriented unperturbed surface normal */
42          FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
43          AMBSAMP sa[1];          /* sample array (extends struct) */
44   }  AMBHEMI;             /* ambient sample hemisphere */
# Line 96 | Line 100 | ambsample(                             /* initial ambient division sample */
100          AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
101          RAY     ar;
102          int     hlist[3], ii;
103 <        double  spt[2], zd;
103 >        RREAL   spt[2];
104 >        double  zd;
105                                          /* generate hemispherical sample */
106                                          /* ambient coefficient for weight */
107          if (ambacc > FTINY)
108 <                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
108 >                setscolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
109          else
110 <                copycolor(ar.rcoef, hp->acoef);
111 <        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, hp->rp, ar.rcoef) < 0)
110 >                copyscolor(ar.rcoef, hp->acoef);
111 >        if (rayorigin(&ar, hp->atyp, hp->rp, ar.rcoef) < 0)
112                  return(0);
113          if (ambacc > FTINY) {
114 <                multcolor(ar.rcoef, hp->acoef);
115 <                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
114 >                smultscolor(ar.rcoef, hp->acoef);
115 >                scalescolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
116          }
117          hlist[0] = hp->rp->rno;
118          hlist[1] = j;
119          hlist[2] = i;
120          multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+n));
121   resample:
122 <        SDsquare2disk(spt, (j+spt[1])/hp->ns, (i+spt[0])/hp->ns);
122 >        square2disk(spt, (j+spt[1])/hp->ns, (i+spt[0])/hp->ns);
123          zd = sqrt(1. - spt[0]*spt[0] - spt[1]*spt[1]);
124          for (ii = 3; ii--; )
125                  ar.rdir[ii] =   spt[0]*hp->ux[ii] +
126                                  spt[1]*hp->uy[ii] +
127 <                                zd*hp->rp->ron[ii];
127 >                                zd*hp->onrm[ii];
128          checknorm(ar.rdir);
129                                          /* avoid coincident samples */
130          if (!n && ambcollision(hp, i, j, ar.rdir)) {
# Line 132 | Line 137 | resample:
137          zd = raydistance(&ar);
138          if (zd <= FTINY)
139                  return(0);              /* should never happen */
140 <        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
140 >        smultscolor(ar.rcol, ar.rcoef); /* apply coefficient */
141          if (zd*ap->d < 1.0)             /* new/closer distance? */
142                  ap->d = 1.0/zd;
143          if (!n) {                       /* record first vertex & value */
144                  if (zd > 10.0*thescene.cusize + 1000.)
145                          zd = 10.0*thescene.cusize + 1000.;
146                  VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, zd);
147 <                copycolor(ap->v, ar.rcol);
147 >                copyscolor(ap->v, ar.rcol);
148          } else {                        /* else update recorded value */
149 <                hp->acol[RED] -= colval(ap->v,RED);
145 <                hp->acol[GRN] -= colval(ap->v,GRN);
146 <                hp->acol[BLU] -= colval(ap->v,BLU);
149 >                sopscolor(hp->acol, -=, ap->v);
150                  zd = 1.0/(double)(n+1);
151 <                scalecolor(ar.rcol, zd);
151 >                scalescolor(ar.rcol, zd);
152                  zd *= (double)n;
153 <                scalecolor(ap->v, zd);
154 <                addcolor(ap->v, ar.rcol);
153 >                scalescolor(ap->v, zd);
154 >                saddscolor(ap->v, ar.rcol);
155          }
156 <        addcolor(hp->acol, ap->v);      /* add to our sum */
156 >        saddscolor(hp->acol, ap->v);    /* add to our sum */
157          return(1);
158   }
159  
# Line 159 | Line 162 | resample:
162   static float *
163   getambdiffs(AMBHEMI *hp)
164   {
165 <        const double    normf = 1./bright(hp->acoef);
165 >        const double    normf = 1./(pbright(hp->acoef) + FTINY);
166          float   *earr = (float *)calloc(hp->ns*hp->ns, sizeof(float));
167 <        float   *ep;
167 >        float   *ep, *earr2;
168          AMBSAMP *ap;
169          double  b, b1, d2;
170          int     i, j;
# Line 171 | Line 174 | getambdiffs(AMBHEMI *hp)
174                                          /* sum squared neighbor diffs */
175          for (ap = hp->sa, ep = earr, i = 0; i < hp->ns; i++)
176              for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++, ep++) {
177 <                b = bright(ap[0].v);
177 >                b = pbright(ap[0].v);
178                  if (i) {                /* from above */
179 <                        b1 = bright(ap[-hp->ns].v);
179 >                        b1 = pbright(ap[-hp->ns].v);
180                          d2 = b - b1;
181 <                        d2 *= d2*normf/(b + b1);
181 >                        d2 *= d2*normf/(b + b1 + FTINY);
182                          ep[0] += d2;
183                          ep[-hp->ns] += d2;
184                  }
185                  if (!j) continue;
186                                          /* from behind */
187 <                b1 = bright(ap[-1].v);
187 >                b1 = pbright(ap[-1].v);
188                  d2 = b - b1;
189 <                d2 *= d2*normf/(b + b1);
189 >                d2 *= d2*normf/(b + b1 + FTINY);
190                  ep[0] += d2;
191                  ep[-1] += d2;
192                  if (!i) continue;
193                                          /* diagonal */
194 <                b1 = bright(ap[-hp->ns-1].v);
194 >                b1 = pbright(ap[-hp->ns-1].v);
195                  d2 = b - b1;
196 <                d2 *= d2*normf/(b + b1);
196 >                d2 *= d2*normf/(b + b1 + FTINY);
197                  ep[0] += d2;
198                  ep[-hp->ns-1] += d2;
199              }
200                                          /* correct for number of neighbors */
201 <        earr[0] *= 8./3.;
202 <        earr[hp->ns-1] *= 8./3.;
203 <        earr[(hp->ns-1)*hp->ns] *= 8./3.;
204 <        earr[(hp->ns-1)*hp->ns + hp->ns-1] *= 8./3.;
201 >        earr[0] *= 6./3.;
202 >        earr[hp->ns-1] *= 6./3.;
203 >        earr[(hp->ns-1)*hp->ns] *= 6./3.;
204 >        earr[(hp->ns-1)*hp->ns + hp->ns-1] *= 6./3.;
205          for (i = 1; i < hp->ns-1; i++) {
206 <                earr[i*hp->ns] *= 8./5.;
207 <                earr[i*hp->ns + hp->ns-1] *= 8./5.;
206 >                earr[i*hp->ns] *= 6./5.;
207 >                earr[i*hp->ns + hp->ns-1] *= 6./5.;
208          }
209          for (j = 1; j < hp->ns-1; j++) {
210 <                earr[j] *= 8./5.;
211 <                earr[(hp->ns-1)*hp->ns + j] *= 8./5.;
210 >                earr[j] *= 6./5.;
211 >                earr[(hp->ns-1)*hp->ns + j] *= 6./5.;
212          }
213 +                                        /* preen map to avoid cliffs */
214 +        earr2 = (float *)malloc(hp->ns*hp->ns*sizeof(float));
215 +        if (earr2 == NULL)
216 +                return(earr);
217 +        memcpy(earr2, earr, hp->ns*hp->ns*sizeof(float));
218 +        for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
219 +            float  *ep2 = earr2 + i*hp->ns;
220 +            ep = earr + i*hp->ns;
221 +            for (j = 0; j < hp->ns-1; j++, ep2++, ep++) {
222 +                if (ep2[1] < .5*ep2[0]) {
223 +                        ep[0] -= .125*ep2[0];
224 +                        ep[1] += .125*ep2[0];
225 +                } else if (ep2[1] > 2.*ep2[0]) {
226 +                        ep[1] -= .125*ep2[1];
227 +                        ep[0] += .125*ep2[1];
228 +                }
229 +                if (ep2[hp->ns] < .5*ep2[0]) {
230 +                        ep[0] -= .125*ep2[0];
231 +                        ep[hp->ns] += .125*ep2[0];
232 +                } else if (ep2[hp->ns] > 2.*ep2[0]) {
233 +                        ep[hp->ns] -= .125*ep2[hp->ns];
234 +                        ep[0] += .125*ep2[hp->ns];
235 +                }
236 +            }
237 +        }
238 +        free(earr2);
239          return(earr);
240   }
241  
# Line 242 | Line 271 | done:
271  
272   static AMBHEMI *
273   samp_hemi(                              /* sample indirect hemisphere */
274 <        COLOR   rcol,
274 >        SCOLOR  rcol,
275          RAY     *r,
276          double  wt
277   )
278   {
279 +        int     backside = (wt < 0);
280          AMBHEMI *hp;
281          double  d;
282          int     n, i, j;
283                                          /* insignificance check */
284 <        if (bright(rcol) <= FTINY)
284 >        d = sintens(rcol);
285 >        if (d <= FTINY)
286                  return(NULL);
287                                          /* set number of divisions */
288 +        if (backside) wt = -wt;
289          if (ambacc <= FTINY &&
290 <                        wt > (d = 0.8*intens(rcol)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
290 >                        wt > (d *= 0.8*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
291                  wt = d;                 /* avoid ray termination */
292          n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
293 <        i = 1 + 5*(ambacc > FTINY);     /* minimum number of samples */
294 <        if (n < i)
293 >        i = 1 + (MINADIV-1)*(ambacc > FTINY);
294 >        if (n < i)                      /* use minimum number of samples? */
295                  n = i;
296                                          /* allocate sampling array */
297          hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) + sizeof(AMBSAMP)*(n*n - 1));
298          if (hp == NULL)
299                  error(SYSTEM, "out of memory in samp_hemi");
300 +
301 +        if (backside) {
302 +                hp->atyp = TAMBIENT;
303 +                hp->onrm[0] = -r->ron[0];
304 +                hp->onrm[1] = -r->ron[1];
305 +                hp->onrm[2] = -r->ron[2];
306 +        } else {
307 +                hp->atyp = RAMBIENT;
308 +                VCOPY(hp->onrm, r->ron);
309 +        }
310          hp->rp = r;
311          hp->ns = n;
312 <        hp->acol[RED] = hp->acol[GRN] = hp->acol[BLU] = 0.0;
312 >        scolorblack(hp->acol);
313          memset(hp->sa, 0, sizeof(AMBSAMP)*n*n);
314          hp->sampOK = 0;
315                                          /* assign coefficient */
316 <        copycolor(hp->acoef, rcol);
316 >        copyscolor(hp->acoef, rcol);
317          d = 1.0/(n*n);
318 <        scalecolor(hp->acoef, d);
318 >        scalescolor(hp->acoef, d);
319                                          /* make tangent plane axes */
320 <        if (!getperpendicular(hp->ux, r->ron, 1))
320 >        if (!getperpendicular(hp->ux, hp->onrm, 1))
321                  error(CONSISTENCY, "bad ray direction in samp_hemi");
322 <        VCROSS(hp->uy, r->ron, hp->ux);
322 >        VCROSS(hp->uy, hp->onrm, hp->ux);
323                                          /* sample divisions */
324          for (i = hp->ns; i--; )
325              for (j = hp->ns; j--; )
326                  hp->sampOK += ambsample(hp, i, j, 0);
327 <        copycolor(rcol, hp->acol);
327 >        copyscolor(rcol, hp->acol);
328          if (!hp->sampOK) {              /* utter failure? */
329                  free(hp);
330                  return(NULL);
# Line 291 | Line 333 | samp_hemi(                             /* sample indirect hemisphere */
333                  hp->sampOK *= -1;       /* soft failure */
334                  return(hp);
335          }
336 <        if (hp->sampOK < 64)
337 <                return(hp);             /* insufficient for super-sampling */
336 >        if (hp->sampOK <= MINADIV*MINADIV)
337 >                return(hp);             /* don't bother super-sampling */
338          n = ambssamp*wt + 0.5;
339          if (n > 8) {                    /* perform super-sampling? */
340                  ambsupersamp(hp, n);
341 <                copycolor(rcol, hp->acol);
341 >                copyscolor(rcol, hp->acol);
342          }
343          return(hp);                     /* all is well */
344   }
# Line 308 | Line 350 | back_ambval(AMBHEMI *hp, const int n1, const int n2, c
350   {
351          if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n2].d) {
352                  if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n3].d)
353 <                        return(colval(hp->sa[n1].v,CIEY));
354 <                return(colval(hp->sa[n3].v,CIEY));
353 >                        return(hp->sa[n1].v[0]);
354 >                return(hp->sa[n3].v[0]);
355          }
356          if (hp->sa[n2].d <= hp->sa[n3].d)
357 <                return(colval(hp->sa[n2].v,CIEY));
358 <        return(colval(hp->sa[n3].v,CIEY));
357 >                return(hp->sa[n2].v[0]);
358 >        return(hp->sa[n3].v[0]);
359   }
360  
361  
# Line 542 | Line 584 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
584          for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
585                  comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,0,j), AI(hp,0,j+1));
586                  if (hessrow != NULL)
587 <                        comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
587 >                        comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->onrm);
588                  if (gradrow != NULL)
589 <                        comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
589 >                        comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->onrm);
590          }
591                                          /* sum each row of triangles */
592          for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
# Line 552 | Line 594 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
594              FVECT       gradcol;
595              comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,0), AI(hp,i+1,0));
596              if (hessrow != NULL)
597 <                comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
597 >                comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->onrm);
598              if (gradrow != NULL)
599 <                comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
599 >                comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->onrm);
600              for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
601                  FVECT   hessdia[3];     /* compute triangle contributions */
602                  FVECT   graddia;
# Line 564 | Line 606 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
606                                          /* diagonal (inner) edge */
607                  comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j));
608                  if (hessrow != NULL) {
609 <                    comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->rp->ron);
609 >                    comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->onrm);
610                      rev_hessian(hesscol);
611                      add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
612                  }
613                  if (gradrow != NULL) {
614 <                    comp_gradient(graddia, &fftr, hp->rp->ron);
614 >                    comp_gradient(graddia, &fftr, hp->onrm);
615                      rev_gradient(gradcol);
616                      add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
617                  }
618                                          /* initialize edge in next row */
619                  comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i+1,j+1), AI(hp,i+1,j));
620                  if (hessrow != NULL)
621 <                    comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
621 >                    comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->onrm);
622                  if (gradrow != NULL)
623 <                    comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
623 >                    comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->onrm);
624                                          /* new column edge & paired triangle */
625                  backg = back_ambval(hp, AI(hp,i+1,j+1),
626                                          AI(hp,i+1,j), AI(hp,i,j+1));
627                  comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j+1));
628                  if (hessrow != NULL) {
629 <                    comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
629 >                    comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->onrm);
630                      rev_hessian(hessdia);
631                      add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
632                      if (i < hp->ns-2)
633                          rev_hessian(hessrow[j]);
634                  }
635                  if (gradrow != NULL) {
636 <                    comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
636 >                    comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->onrm);
637                      rev_gradient(graddia);
638                      add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
639                      if (i < hp->ns-2)
# Line 627 | Line 669 | ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
669                                          /* use vector for azimuth + 90deg */
670                  VSUB(vd, ap->p, hp->rp->rop);
671                                          /* brightness over cosine factor */
672 <                gfact = colval(ap->v,CIEY) / DOT(hp->rp->ron, vd);
672 >                gfact = ap->v[0] / DOT(hp->onrm, vd);
673                                          /* sine = proj_radius/vd_length */
674                  dgsum[0] -= DOT(uv[1], vd) * gfact;
675                  dgsum[1] += DOT(uv[0], vd) * gfact;
# Line 683 | Line 725 | ambcorral(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], const double r0, c
725  
726   int
727   doambient(                              /* compute ambient component */
728 <        COLOR   rcol,                   /* input/output color */
728 >        SCOLOR  rcol,                   /* input/output color */
729          RAY     *r,
730 <        double  wt,
730 >        double  wt,                     /* negative for back side */
731          FVECT   uv[2],                  /* returned (optional) */
732          float   ra[2],                  /* returned (optional) */
733          float   pg[2],                  /* returned (optional) */
# Line 713 | Line 755 | doambient(                             /* compute ambient component */
755                  return(0);
756  
757          if ((ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL) ||
758 <                        (hp->sampOK < 0) | (hp->ns < 6)) {
758 >                        (hp->sampOK < 0) | (hp->ns < MINADIV)) {
759                  free(hp);               /* Hessian not requested/possible */
760                  return(-1);             /* value-only return value */
761          }
762 <        if ((d = bright(rcol)) > FTINY) {       /* normalize Y values */
763 <                d = 0.99*(hp->ns*hp->ns)/d;
762 >        if ((d = scolor_mean(rcol)) > FTINY) {
763 >                d = 0.99*(hp->ns*hp->ns)/d;     /* normalize avg. values */
764                  K = 0.01;
765          } else {                        /* or fall back on geometric Hessian */
766                  K = 1.0;
# Line 726 | Line 768 | doambient(                             /* compute ambient component */
768                  dg = NULL;
769                  crlp = NULL;
770          }
771 <        ap = hp->sa;                    /* relative Y channel from here on... */
771 >        ap = hp->sa;                    /* single channel from here on... */
772          for (i = hp->ns*hp->ns; i--; ap++)
773 <                colval(ap->v,CIEY) = bright(ap->v)*d + K;
773 >                ap->v[0] = scolor_mean(ap->v)*d + K;
774  
775          if (uv == NULL)                 /* make sure we have axis pointers */
776                  uv = my_uv;
# Line 752 | Line 794 | doambient(                             /* compute ambient component */
794                          if (ra[1] < minarad)
795                                  ra[1] = minarad;
796                  }
797 <                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(wt);
797 >                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(fabs(wt));
798                  if ((ra[1] *= d) > 2.0*ra[0])
799                          ra[1] = 2.0*ra[0];
800                  if (ra[1] > maxarad) {
# Line 761 | Line 803 | doambient(                             /* compute ambient component */
803                                  ra[0] = maxarad;
804                  }
805                                          /* flag encroached directions */
806 <                if (crlp != NULL)
806 >                if (crlp != NULL)       /* XXX doesn't update with changes to ambacc */
807                          *crlp = ambcorral(hp, uv, ra[0]*ambacc, ra[1]*ambacc);
808                  if (pg != NULL) {       /* cap gradient if necessary */
809                          d = pg[0]*pg[0]*ra[0]*ra[0] + pg[1]*pg[1]*ra[1]*ra[1];
# Line 775 | Line 817 | doambient(                             /* compute ambient component */
817          free(hp);                       /* clean up and return */
818          return(1);
819   }
778 –

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+ Added lines
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> Changed lines