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 2.28 by greg, Sat Apr 19 19:20:47 2014 UTC vs.
Revision 2.88 by greg, Wed Dec 15 01:38:50 2021 UTC

# Line 8 | Line 8 | static const char      RCSid[] = "$Id$";
8   *      for Irradiance Caching" by Schwarzhaupt, Wann Jensen, & Jarosz
9   *      from ACM SIGGRAPH Asia 2012 conference proceedings.
10   *
11 + *  Added book-keeping optimization to avoid calculations that would
12 + *      cancel due to traversal both directions on edges that are adjacent
13 + *      to same-valued triangles.  This cuts about half of Hessian math.
14 + *
15   *  Declarations of external symbols in ambient.h
16   */
17  
# Line 17 | Line 21 | static const char      RCSid[] = "$Id$";
21   #include  "ambient.h"
22   #include  "random.h"
23  
24 < #ifdef NEWAMB
24 > #ifndef MINADIV
25 > #define MINADIV         7       /* minimum # divisions in each dimension */
26 > #endif
27  
28 < extern void             SDsquare2disk(double ds[2], double seedx, double seedy);
28 > typedef struct {
29 >        COLOR   v;              /* hemisphere sample value */
30 >        float   d;              /* reciprocal distance */
31 >        FVECT   p;              /* intersection point */
32 > } AMBSAMP;              /* sample value */
33  
34   typedef struct {
35          RAY     *rp;            /* originating ray sample */
26 –        FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
36          int     ns;             /* number of samples per axis */
37 +        int     sampOK;         /* acquired full sample set? */
38          COLOR   acoef;          /* division contribution coefficient */
39 <        struct s_ambsamp {
40 <                COLOR   v;              /* hemisphere sample value */
41 <                float   p[3];           /* intersection point */
32 <        } sa[1];                /* sample array (extends struct) */
39 >        double  acol[3];        /* accumulated color */
40 >        FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
41 >        AMBSAMP sa[1];          /* sample array (extends struct) */
42   }  AMBHEMI;             /* ambient sample hemisphere */
43  
44 < #define ambsamp(h,i,j)  (h)->sa[(i)*(h)->ns + (j)]
44 > #define AI(h,i,j)       ((i)*(h)->ns + (j))
45 > #define ambsam(h,i,j)   (h)->sa[AI(h,i,j)]
46  
47   typedef struct {
48 <        FVECT   r_i, r_i1, e_i;
49 <        double  nf, I1, I2, J2;
48 >        FVECT   r_i, r_i1, e_i, rcp, rI2_eJ2;
49 >        double  I1, I2;
50   } FFTRI;                /* vectors and coefficients for Hessian calculation */
51  
52  
53 < static AMBHEMI *
54 < inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
55 <        COLOR   ac,
56 <        RAY     *r,
57 <        double  wt
53 > static int
54 > ambcollision(                           /* proposed direciton collides? */
55 >        AMBHEMI *hp,
56 >        int     i,
57 >        int     j,
58 >        FVECT   dv
59   )
60   {
61 <        AMBHEMI *hp;
62 <        double  d;
63 <        int     n, i;
64 <                                        /* set number of divisions */
65 <        if (ambacc <= FTINY &&
66 <                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
67 <                wt = d;                 /* avoid ray termination */
68 <        n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
69 <        i = 1 + 5*(ambacc > FTINY);     /* minimum number of samples */
70 <        if (n < i)
71 <                n = i;
72 <                                        /* allocate sampling array */
73 <        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) +
74 <                                sizeof(struct s_ambsamp)*(n*n - 1));
75 <        if (hp == NULL)
76 <                return(NULL);
77 <        hp->rp = r;
78 <        hp->ns = n;
79 <                                        /* assign coefficient */
80 <        copycolor(hp->acoef, ac);
81 <        d = 1.0/(n*n);
82 <        scalecolor(hp->acoef, d);
83 <                                        /* make tangent plane axes */
84 <        hp->uy[0] = 0.1 - 0.2*frandom();
85 <        hp->uy[1] = 0.1 - 0.2*frandom();
86 <        hp->uy[2] = 0.1 - 0.2*frandom();
76 <        for (i = 0; i < 3; i++)
77 <                if (r->ron[i] < 0.6 && r->ron[i] > -0.6)
78 <                        break;
79 <        if (i >= 3)
80 <                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi()");
81 <        hp->uy[i] = 1.0;
82 <        VCROSS(hp->ux, hp->uy, r->ron);
83 <        normalize(hp->ux);
84 <        VCROSS(hp->uy, r->ron, hp->ux);
85 <                                        /* we're ready to sample */
86 <        return(hp);
61 >        double  cos_thresh;
62 >        int     ii, jj;
63 >                                        /* min. spacing = 1/4th division */
64 >        cos_thresh = (PI/4.)/(double)hp->ns;
65 >        cos_thresh = 1. - .5*cos_thresh*cos_thresh;
66 >                                        /* check existing neighbors */
67 >        for (ii = i-1; ii <= i+1; ii++) {
68 >                if (ii < 0) continue;
69 >                if (ii >= hp->ns) break;
70 >                for (jj = j-1; jj <= j+1; jj++) {
71 >                        AMBSAMP *ap;
72 >                        FVECT   avec;
73 >                        double  dprod;
74 >                        if (jj < 0) continue;
75 >                        if (jj >= hp->ns) break;
76 >                        if ((ii==i) & (jj==j)) continue;
77 >                        ap = &ambsam(hp,ii,jj);
78 >                        if (ap->d <= .5/FHUGE)
79 >                                continue;       /* no one home */
80 >                        VSUB(avec, ap->p, hp->rp->rop);
81 >                        dprod = DOT(avec, dv);
82 >                        if (dprod >= cos_thresh*VLEN(avec))
83 >                                return(1);      /* collision */
84 >                }
85 >        }
86 >        return(0);                      /* nothing to worry about */
87   }
88  
89  
90 < static struct s_ambsamp *
91 < ambsample(                              /* sample an ambient direction */
90 > static int
91 > ambsample(                              /* initial ambient division sample */
92          AMBHEMI *hp,
93          int     i,
94 <        int     j
94 >        int     j,
95 >        int     n
96   )
97   {
98 <        struct s_ambsamp        *ap = &ambsamp(hp,i,j);
99 <        RAY                     ar;
100 <        int                     hlist[3];
101 <        double                  spt[2], zd;
102 <        int                     ii;
98 >        AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
99 >        RAY     ar;
100 >        int     hlist[3], ii;
101 >        RREAL   spt[2];
102 >        double  zd;
103 >                                        /* generate hemispherical sample */
104                                          /* ambient coefficient for weight */
105          if (ambacc > FTINY)
106                  setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
107          else
108                  copycolor(ar.rcoef, hp->acoef);
109 <        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, hp->rp, ar.rcoef) < 0) {
110 <                setcolor(ap->v, 0., 0., 0.);
109 <                VCOPY(ap->p, hp->rp->rop);
110 <                return(NULL);           /* no sample taken */
111 <        }
109 >        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, hp->rp, ar.rcoef) < 0)
110 >                return(0);
111          if (ambacc > FTINY) {
112                  multcolor(ar.rcoef, hp->acoef);
113                  scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
114          }
115 <                                        /* generate hemispherical sample */
116 <        SDsquare2disk(spt,      (i+.1+.8*frandom())/hp->ns,
117 <                                (j+.1+.8*frandom())/hp->ns );
115 >        hlist[0] = hp->rp->rno;
116 >        hlist[1] = j;
117 >        hlist[2] = i;
118 >        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+n));
119 > resample:
120 >        square2disk(spt, (j+spt[1])/hp->ns, (i+spt[0])/hp->ns);
121          zd = sqrt(1. - spt[0]*spt[0] - spt[1]*spt[1]);
122          for (ii = 3; ii--; )
123                  ar.rdir[ii] =   spt[0]*hp->ux[ii] +
124                                  spt[1]*hp->uy[ii] +
125                                  zd*hp->rp->ron[ii];
126          checknorm(ar.rdir);
127 <        dimlist[ndims++] = i*hp->ns + j + 90171;
127 >                                        /* avoid coincident samples */
128 >        if (!n && ambcollision(hp, i, j, ar.rdir)) {
129 >                spt[0] = frandom(); spt[1] = frandom();
130 >                goto resample;          /* reject this sample */
131 >        }
132 >        dimlist[ndims++] = AI(hp,i,j) + 90171;
133          rayvalue(&ar);                  /* evaluate ray */
134          ndims--;
135 +        zd = raydistance(&ar);
136 +        if (zd <= FTINY)
137 +                return(0);              /* should never happen */
138          multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
139 <        copycolor(ap->v, ar.rcol);
140 <        if (ar.rt > 20.0*maxarad)       /* limit vertex distance */
141 <                ar.rt = 20.0*maxarad;
142 <        VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, ar.rt);
143 <        return(ap);
139 >        if (zd*ap->d < 1.0)             /* new/closer distance? */
140 >                ap->d = 1.0/zd;
141 >        if (!n) {                       /* record first vertex & value */
142 >                if (zd > 10.0*thescene.cusize + 1000.)
143 >                        zd = 10.0*thescene.cusize + 1000.;
144 >                VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, zd);
145 >                copycolor(ap->v, ar.rcol);
146 >        } else {                        /* else update recorded value */
147 >                hp->acol[RED] -= colval(ap->v,RED);
148 >                hp->acol[GRN] -= colval(ap->v,GRN);
149 >                hp->acol[BLU] -= colval(ap->v,BLU);
150 >                zd = 1.0/(double)(n+1);
151 >                scalecolor(ar.rcol, zd);
152 >                zd *= (double)n;
153 >                scalecolor(ap->v, zd);
154 >                addcolor(ap->v, ar.rcol);
155 >        }
156 >        addcolor(hp->acol, ap->v);      /* add to our sum */
157 >        return(1);
158   }
159  
160  
161 + /* Estimate variance based on ambient division differences */
162 + static float *
163 + getambdiffs(AMBHEMI *hp)
164 + {
165 +        const double    normf = 1./bright(hp->acoef);
166 +        float   *earr = (float *)calloc(hp->ns*hp->ns, sizeof(float));
167 +        float   *ep;
168 +        AMBSAMP *ap;
169 +        double  b, b1, d2;
170 +        int     i, j;
171 +
172 +        if (earr == NULL)               /* out of memory? */
173 +                return(NULL);
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);
178 +                if (i) {                /* from above */
179 +                        b1 = bright(ap[-hp->ns].v);
180 +                        d2 = b - b1;
181 +                        d2 *= d2*normf/(b + b1);
182 +                        ep[0] += d2;
183 +                        ep[-hp->ns] += d2;
184 +                }
185 +                if (!j) continue;
186 +                                        /* from behind */
187 +                b1 = bright(ap[-1].v);
188 +                d2 = b - b1;
189 +                d2 *= d2*normf/(b + b1);
190 +                ep[0] += d2;
191 +                ep[-1] += d2;
192 +                if (!i) continue;
193 +                                        /* diagonal */
194 +                b1 = bright(ap[-hp->ns-1].v);
195 +                d2 = b - b1;
196 +                d2 *= d2*normf/(b + b1);
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.;
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.;
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.;
212 +        }
213 +        return(earr);
214 + }
215 +
216 +
217 + /* Perform super-sampling on hemisphere (introduces bias) */
218 + static void
219 + ambsupersamp(AMBHEMI *hp, int cnt)
220 + {
221 +        float   *earr = getambdiffs(hp);
222 +        double  e2rem = 0;
223 +        float   *ep;
224 +        int     i, j, n, nss;
225 +
226 +        if (earr == NULL)               /* just skip calc. if no memory */
227 +                return;
228 +                                        /* accumulate estimated variances */
229 +        for (ep = earr + hp->ns*hp->ns; ep > earr; )
230 +                e2rem += *--ep;
231 +        ep = earr;                      /* perform super-sampling */
232 +        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
233 +            for (j = 0; j < hp->ns; j++) {
234 +                if (e2rem <= FTINY)
235 +                        goto done;      /* nothing left to do */
236 +                nss = *ep/e2rem*cnt + frandom();
237 +                for (n = 1; n <= nss && ambsample(hp,i,j,n); n++)
238 +                        if (!--cnt) goto done;
239 +                e2rem -= *ep++;         /* update remainder */
240 +        }
241 + done:
242 +        free(earr);
243 + }
244 +
245 +
246 + static AMBHEMI *
247 + samp_hemi(                              /* sample indirect hemisphere */
248 +        COLOR   rcol,
249 +        RAY     *r,
250 +        double  wt
251 + )
252 + {
253 +        AMBHEMI *hp;
254 +        double  d;
255 +        int     n, i, j;
256 +                                        /* insignificance check */
257 +        if (bright(rcol) <= FTINY)
258 +                return(NULL);
259 +                                        /* set number of divisions */
260 +        if (ambacc <= FTINY &&
261 +                        wt > (d = 0.8*intens(rcol)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
262 +                wt = d;                 /* avoid ray termination */
263 +        n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
264 +        i = 1 + (MINADIV-1)*(ambacc > FTINY);
265 +        if (n < i)                      /* use minimum number of samples? */
266 +                n = i;
267 +                                        /* allocate sampling array */
268 +        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) + sizeof(AMBSAMP)*(n*n - 1));
269 +        if (hp == NULL)
270 +                error(SYSTEM, "out of memory in samp_hemi");
271 +        hp->rp = r;
272 +        hp->ns = n;
273 +        hp->acol[RED] = hp->acol[GRN] = hp->acol[BLU] = 0.0;
274 +        memset(hp->sa, 0, sizeof(AMBSAMP)*n*n);
275 +        hp->sampOK = 0;
276 +                                        /* assign coefficient */
277 +        copycolor(hp->acoef, rcol);
278 +        d = 1.0/(n*n);
279 +        scalecolor(hp->acoef, d);
280 +                                        /* make tangent plane axes */
281 +        if (!getperpendicular(hp->ux, r->ron, 1))
282 +                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in samp_hemi");
283 +        VCROSS(hp->uy, r->ron, hp->ux);
284 +                                        /* sample divisions */
285 +        for (i = hp->ns; i--; )
286 +            for (j = hp->ns; j--; )
287 +                hp->sampOK += ambsample(hp, i, j, 0);
288 +        copycolor(rcol, hp->acol);
289 +        if (!hp->sampOK) {              /* utter failure? */
290 +                free(hp);
291 +                return(NULL);
292 +        }
293 +        if (hp->sampOK < hp->ns*hp->ns) {
294 +                hp->sampOK *= -1;       /* soft failure */
295 +                return(hp);
296 +        }
297 +        if (hp->sampOK <= MINADIV*MINADIV)
298 +                return(hp);             /* don't bother super-sampling */
299 +        n = ambssamp*wt + 0.5;
300 +        if (n > 8) {                    /* perform super-sampling? */
301 +                ambsupersamp(hp, n);
302 +                copycolor(rcol, hp->acol);
303 +        }
304 +        return(hp);                     /* all is well */
305 + }
306 +
307 +
308 + /* Return brightness of farthest ambient sample */
309 + static double
310 + back_ambval(AMBHEMI *hp, const int n1, const int n2, const int n3)
311 + {
312 +        if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n2].d) {
313 +                if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n3].d)
314 +                        return(colval(hp->sa[n1].v,CIEY));
315 +                return(colval(hp->sa[n3].v,CIEY));
316 +        }
317 +        if (hp->sa[n2].d <= hp->sa[n3].d)
318 +                return(colval(hp->sa[n2].v,CIEY));
319 +        return(colval(hp->sa[n3].v,CIEY));
320 + }
321 +
322 +
323   /* Compute vectors and coefficients for Hessian/gradient calcs */
324   static void
325 < comp_fftri(FFTRI *ftp, float ap0[3], float ap1[3], FVECT rop)
325 > comp_fftri(FFTRI *ftp, AMBHEMI *hp, const int n0, const int n1)
326   {
327 <        FVECT   v1;
328 <        double  dot_e, dot_er, dot_r, dot_r1;
327 >        double  rdot_cp, dot_e, dot_er, rdot_r, rdot_r1, J2;
328 >        int     ii;
329  
330 <        VSUB(ftp->r_i, ap0, rop);
331 <        VSUB(ftp->r_i1, ap1, rop);
332 <        VSUB(ftp->e_i, ap1, ap0);
333 <        VCROSS(v1, ftp->e_i, ftp->r_i);
334 <        ftp->nf = 1.0/DOT(v1,v1);
149 <        VCROSS(v1, ftp->r_i, ftp->r_i1);
150 <        ftp->I1 = sqrt(DOT(v1,v1)*ftp->nf);
330 >        VSUB(ftp->r_i, hp->sa[n0].p, hp->rp->rop);
331 >        VSUB(ftp->r_i1, hp->sa[n1].p, hp->rp->rop);
332 >        VSUB(ftp->e_i, hp->sa[n1].p, hp->sa[n0].p);
333 >        VCROSS(ftp->rcp, ftp->r_i, ftp->r_i1);
334 >        rdot_cp = 1.0/DOT(ftp->rcp,ftp->rcp);
335          dot_e = DOT(ftp->e_i,ftp->e_i);
336          dot_er = DOT(ftp->e_i, ftp->r_i);
337 <        dot_r = DOT(ftp->r_i,ftp->r_i);
338 <        dot_r1 = DOT(ftp->r_i1,ftp->r_i1);
339 <        ftp->I2 = ( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)/dot_r1 - dot_er/dot_r +
340 <                        dot_e*ftp->I1 )*0.5*ftp->nf;
341 <        ftp->J2 =  0.25*ftp->nf*( 1.0/dot_r - 1.0/dot_r1 ) -
342 <                        dot_er/dot_e*ftp->I2;
337 >        rdot_r = 1.0/DOT(ftp->r_i,ftp->r_i);
338 >        rdot_r1 = 1.0/DOT(ftp->r_i1,ftp->r_i1);
339 >        ftp->I1 = acos( DOT(ftp->r_i, ftp->r_i1) * sqrt(rdot_r*rdot_r1) ) *
340 >                        sqrt( rdot_cp );
341 >        ftp->I2 = ( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)*rdot_r1 - dot_er*rdot_r +
342 >                        dot_e*ftp->I1 )*0.5*rdot_cp;
343 >        J2 =  ( 0.5*(rdot_r - rdot_r1) - dot_er*ftp->I2 ) / dot_e;
344 >        for (ii = 3; ii--; )
345 >                ftp->rI2_eJ2[ii] = ftp->I2*ftp->r_i[ii] + J2*ftp->e_i[ii];
346   }
347  
348  
# Line 176 | Line 363 | compose_matrix(FVECT mat[3], FVECT va, FVECT vb)
363   static void
364   comp_hessian(FVECT hess[3], FFTRI *ftp, FVECT nrm)
365   {
366 <        FVECT   v1, v2;
366 >        FVECT   ncp;
367          FVECT   m1[3], m2[3], m3[3], m4[3];
368          double  d1, d2, d3, d4;
369          double  I3, J3, K3;
# Line 186 | Line 373 | comp_hessian(FVECT hess[3], FFTRI *ftp, FVECT nrm)
373          d2 = 1.0/DOT(ftp->r_i1,ftp->r_i1);
374          d3 = 1.0/DOT(ftp->e_i,ftp->e_i);
375          d4 = DOT(ftp->e_i, ftp->r_i);
376 <        I3 = 0.25*ftp->nf*( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)*d2*d2 - d4*d1*d1 +
377 <                                3.0*d3*ftp->I2 );
376 >        I3 = ( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)*d2*d2 - d4*d1*d1 + 3.0/d3*ftp->I2 )
377 >                        / ( 4.0*DOT(ftp->rcp,ftp->rcp) );
378          J3 = 0.25*d3*(d1*d1 - d2*d2) - d4*d3*I3;
379          K3 = d3*(ftp->I2 - I3/d1 - 2.0*d4*J3);
380                                          /* intermediate matrices */
381 <        VCROSS(v1, nrm, ftp->e_i);
382 <        for (j = 3; j--; )
196 <                v2[j] = ftp->I2*ftp->r_i[j] + ftp->J2*ftp->e_i[j];
197 <        compose_matrix(m1, v1, v2);
381 >        VCROSS(ncp, nrm, ftp->e_i);
382 >        compose_matrix(m1, ncp, ftp->rI2_eJ2);
383          compose_matrix(m2, ftp->r_i, ftp->r_i);
384          compose_matrix(m3, ftp->e_i, ftp->e_i);
385          compose_matrix(m4, ftp->r_i, ftp->e_i);
386 <        VCROSS(v1, ftp->r_i, ftp->e_i);
202 <        d1 = DOT(nrm, v1);
386 >        d1 = DOT(nrm, ftp->rcp);
387          d2 = -d1*ftp->I2;
388          d1 *= 2.0;
389          for (i = 3; i--; )              /* final matrix sum */
# Line 229 | Line 413 | rev_hessian(FVECT hess[3])
413   /* Add to radiometric Hessian from the given triangle */
414   static void
415   add2hessian(FVECT hess[3], FVECT ehess1[3],
416 <                FVECT ehess2[3], FVECT ehess3[3], COLORV v)
416 >                FVECT ehess2[3], FVECT ehess3[3], double v)
417   {
418          int     i, j;
419  
# Line 243 | Line 427 | add2hessian(FVECT hess[3], FVECT ehess1[3],
427   static void
428   comp_gradient(FVECT grad, FFTRI *ftp, FVECT nrm)
429   {
430 <        FVECT   vcp;
430 >        FVECT   ncp;
431          double  f1;
432          int     i;
433  
434 <        VCROSS(vcp, ftp->r_i, ftp->r_i1);
435 <        f1 = 2.0*DOT(nrm, vcp);
252 <        VCROSS(vcp, nrm, ftp->e_i);
434 >        f1 = 2.0*DOT(nrm, ftp->rcp);
435 >        VCROSS(ncp, nrm, ftp->e_i);
436          for (i = 3; i--; )
437 <                grad[i] = (0.5/PI)*( ftp->I1*vcp[i] +
255 <                            f1*(ftp->I2*ftp->r_i[i] + ftp->J2*ftp->e_i[i]) );
437 >                grad[i] = (0.5/PI)*( ftp->I1*ncp[i] + f1*ftp->rI2_eJ2[i] );
438   }
439  
440  
# Line 268 | Line 450 | rev_gradient(FVECT grad)
450  
451   /* Add to displacement gradient from the given triangle */
452   static void
453 < add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, FVECT egrad3, COLORV v)
453 > add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, FVECT egrad3, double v)
454   {
455          int     i;
456  
# Line 277 | Line 459 | add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, F
459   }
460  
461  
280 – /* Return brightness of furthest ambient sample */
281 – static COLORV
282 – back_ambval(struct s_ambsamp *ap1, struct s_ambsamp *ap2,
283 –                struct s_ambsamp *ap3, FVECT orig)
284 – {
285 –        COLORV  vback;
286 –        FVECT   vec;
287 –        double  d2, d2best;
288 –
289 –        VSUB(vec, ap1->p, orig);
290 –        d2best = DOT(vec,vec);
291 –        vback = ap1->v[CIEY];
292 –        VSUB(vec, ap2->p, orig);
293 –        d2 = DOT(vec,vec);
294 –        if (d2 > d2best) {
295 –                d2best = d2;
296 –                vback = ap2->v[CIEY];
297 –        }
298 –        VSUB(vec, ap3->p, orig);
299 –        d2 = DOT(vec,vec);
300 –        if (d2 > d2best)
301 –                return(ap3->v[CIEY]);
302 –        return(vback);
303 – }
304 –
305 –
462   /* Compute anisotropic radii and eigenvector directions */
463 < static int
463 > static void
464   eigenvectors(FVECT uv[2], float ra[2], FVECT hessian[3])
465   {
466          double  hess2[2][2];
# Line 320 | Line 476 | eigenvectors(FVECT uv[2], float ra[2], FVECT hessian[3
476          hess2[0][1] = DOT(uv[0], b);
477          hess2[1][0] = DOT(uv[1], a);
478          hess2[1][1] = DOT(uv[1], b);
479 <                                        /* compute eigenvalues */
480 <        if ( quadratic(evalue, 1.0, -hess2[0][0]-hess2[1][1],
481 <                        hess2[0][0]*hess2[1][1]-hess2[0][1]*hess2[1][0]) != 2 ||
482 <                        (evalue[0] = fabs(evalue[0])) <= FTINY*FTINY ||
483 <                        (evalue[1] = fabs(evalue[1])) <= FTINY*FTINY )
484 <                error(INTERNAL, "bad eigenvalue calculation");
485 <
479 >                                        /* compute eigenvalue(s) */
480 >        i = quadratic(evalue, 1.0, -hess2[0][0]-hess2[1][1],
481 >                        hess2[0][0]*hess2[1][1]-hess2[0][1]*hess2[1][0]);
482 >        if (i == 1)                     /* double-root (circle) */
483 >                evalue[1] = evalue[0];
484 >        if (!i || ((evalue[0] = fabs(evalue[0])) <= FTINY*FTINY) |
485 >                        ((evalue[1] = fabs(evalue[1])) <= FTINY*FTINY) ) {
486 >                ra[0] = ra[1] = maxarad;
487 >                return;
488 >        }
489          if (evalue[0] > evalue[1]) {
490 <                ra[0] = 1.0/sqrt(sqrt(evalue[0]));
491 <                ra[1] = 1.0/sqrt(sqrt(evalue[1]));
490 >                ra[0] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[0]));
491 >                ra[1] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[1]));
492                  slope1 = evalue[1];
493          } else {
494 <                ra[0] = 1.0/sqrt(sqrt(evalue[1]));
495 <                ra[1] = 1.0/sqrt(sqrt(evalue[0]));
494 >                ra[0] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[1]));
495 >                ra[1] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[0]));
496                  slope1 = evalue[0];
497          }
498                                          /* compute unit eigenvectors */
# Line 384 | Line 543 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
543          }
544                                          /* compute first row of edges */
545          for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
546 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,0,j).p,
388 <                                ambsamp(hp,0,j+1).p, hp->rp->rop);
546 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,0,j), AI(hp,0,j+1));
547                  if (hessrow != NULL)
548                          comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
549                  if (gradrow != NULL)
# Line 395 | Line 553 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
553          for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
554              FVECT       hesscol[3];     /* compute first vertical edge */
555              FVECT       gradcol;
556 <            comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,0).p,
399 <                        ambsamp(hp,i+1,0).p, hp->rp->rop);
556 >            comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,0), AI(hp,i+1,0));
557              if (hessrow != NULL)
558                  comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
559              if (gradrow != NULL)
# Line 404 | Line 561 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
561              for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
562                  FVECT   hessdia[3];     /* compute triangle contributions */
563                  FVECT   graddia;
564 <                COLORV  backg;
565 <                backg = back_ambval(&ambsamp(hp,i,j), &ambsamp(hp,i,j+1),
566 <                                        &ambsamp(hp,i+1,j), hp->rp->rop);
564 >                double  backg;
565 >                backg = back_ambval(hp, AI(hp,i,j),
566 >                                        AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j));
567                                          /* diagonal (inner) edge */
568 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,j+1).p,
412 <                                ambsamp(hp,i+1,j).p, hp->rp->rop);
568 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j));
569                  if (hessrow != NULL) {
570                      comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->rp->ron);
571                      rev_hessian(hesscol);
572                      add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
573                  }
574 <                if (gradient != NULL) {
574 >                if (gradrow != NULL) {
575                      comp_gradient(graddia, &fftr, hp->rp->ron);
576                      rev_gradient(gradcol);
577                      add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
578                  }
579                                          /* initialize edge in next row */
580 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i+1,j+1).p,
425 <                                ambsamp(hp,i+1,j).p, hp->rp->rop);
580 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i+1,j+1), AI(hp,i+1,j));
581                  if (hessrow != NULL)
582                      comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
583                  if (gradrow != NULL)
584                      comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
585                                          /* new column edge & paired triangle */
586 <                backg = back_ambval(&ambsamp(hp,i,j+1), &ambsamp(hp,i+1,j+1),
587 <                                        &ambsamp(hp,i+1,j), hp->rp->rop);
588 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,j+1).p, ambsamp(hp,i+1,j+1).p,
434 <                                hp->rp->rop);
586 >                backg = back_ambval(hp, AI(hp,i+1,j+1),
587 >                                        AI(hp,i+1,j), AI(hp,i,j+1));
588 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j+1));
589                  if (hessrow != NULL) {
590                      comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
591                      rev_hessian(hessdia);
# Line 454 | Line 608 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
608          
609          if (ra != NULL)                 /* extract eigenvectors & radii */
610                  eigenvectors(uv, ra, hessian);
611 <        if (pg != NULL) {               /* project position gradient */
611 >        if (pg != NULL) {               /* tangential position gradient */
612                  pg[0] = DOT(gradient, uv[0]);
613                  pg[1] = DOT(gradient, uv[1]);
614          }
# Line 465 | Line 619 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
619   static void
620   ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
621   {
622 <        struct s_ambsamp        *ap;
623 <        int                     n;
624 <        FVECT                   vd;
625 <        double                  gfact;
622 >        AMBSAMP *ap;
623 >        double  dgsum[2];
624 >        int     n;
625 >        FVECT   vd;
626 >        double  gfact;
627  
628 <        dg[0] = dg[1] = 0;
628 >        dgsum[0] = dgsum[1] = 0.0;      /* sum values times -tan(theta) */
629          for (ap = hp->sa, n = hp->ns*hp->ns; n--; ap++) {
630                                          /* use vector for azimuth + 90deg */
631                  VSUB(vd, ap->p, hp->rp->rop);
632 <                                        /* brightness with tangent factor */
633 <                gfact = ap->v[CIEY] / DOT(hp->rp->ron, vd);
632 >                                        /* brightness over cosine factor */
633 >                gfact = colval(ap->v,CIEY) / DOT(hp->rp->ron, vd);
634                                          /* sine = proj_radius/vd_length */
635 <                dg[0] -= DOT(uv[1], vd) * gfact;
636 <                dg[1] += DOT(uv[0], vd) * gfact;
635 >                dgsum[0] -= DOT(uv[1], vd) * gfact;
636 >                dgsum[1] += DOT(uv[0], vd) * gfact;
637          }
638 +        dg[0] = dgsum[0] / (hp->ns*hp->ns);
639 +        dg[1] = dgsum[1] / (hp->ns*hp->ns);
640   }
641  
642  
643 + /* Compute potential light leak direction flags for cache value */
644 + static uint32
645 + ambcorral(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], const double r0, const double r1)
646 + {
647 +        const double    max_d = 1.0/(minarad*ambacc + 0.001);
648 +        const double    ang_res = 0.5*PI/hp->ns;
649 +        const double    ang_step = ang_res/((int)(16/PI*ang_res) + 1.01);
650 +        double          avg_d = 0;
651 +        uint32          flgs = 0;
652 +        FVECT           vec;
653 +        double          u, v;
654 +        double          ang, a1;
655 +        int             i, j;
656 +                                        /* don't bother for a few samples */
657 +        if (hp->ns < 8)
658 +                return(0);
659 +                                        /* check distances overhead */
660 +        for (i = hp->ns*3/4; i-- > hp->ns>>2; )
661 +            for (j = hp->ns*3/4; j-- > hp->ns>>2; )
662 +                avg_d += ambsam(hp,i,j).d;
663 +        avg_d *= 4.0/(hp->ns*hp->ns);
664 +        if (avg_d*r0 >= 1.0)            /* ceiling too low for corral? */
665 +                return(0);
666 +        if (avg_d >= max_d)             /* insurance */
667 +                return(0);
668 +                                        /* else circle around perimeter */
669 +        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
670 +            for (j = 0; j < hp->ns; j += !i|(i==hp->ns-1) ? 1 : hp->ns-1) {
671 +                AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
672 +                if ((ap->d <= FTINY) | (ap->d >= max_d))
673 +                        continue;       /* too far or too near */
674 +                VSUB(vec, ap->p, hp->rp->rop);
675 +                u = DOT(vec, uv[0]);
676 +                v = DOT(vec, uv[1]);
677 +                if ((r0*r0*u*u + r1*r1*v*v) * ap->d*ap->d <= u*u + v*v)
678 +                        continue;       /* occluder outside ellipse */
679 +                ang = atan2a(v, u);     /* else set direction flags */
680 +                for (a1 = ang-ang_res; a1 <= ang+ang_res; a1 += ang_step)
681 +                        flgs |= 1L<<(int)(16/PI*(a1 + 2.*PI*(a1 < 0)));
682 +            }
683 +        return(flgs);
684 + }
685 +
686 +
687   int
688   doambient(                              /* compute ambient component */
689          COLOR   rcol,                   /* input/output color */
# Line 491 | Line 692 | doambient(                             /* compute ambient component */
692          FVECT   uv[2],                  /* returned (optional) */
693          float   ra[2],                  /* returned (optional) */
694          float   pg[2],                  /* returned (optional) */
695 <        float   dg[2]                   /* returned (optional) */
695 >        float   dg[2],                  /* returned (optional) */
696 >        uint32  *crlp                   /* returned (optional) */
697   )
698   {
699 <        AMBHEMI                 *hp = inithemi(rcol, r, wt);
700 <        int                     cnt = 0;
701 <        FVECT                   my_uv[2];
702 <        double                  d, acol[3];
703 <        struct s_ambsamp        *ap;
704 <        int                     i, j;
503 <                                        /* check/initialize */
504 <        if (hp == NULL)
505 <                return(0);
699 >        AMBHEMI *hp = samp_hemi(rcol, r, wt);
700 >        FVECT   my_uv[2];
701 >        double  d, K;
702 >        AMBSAMP *ap;
703 >        int     i;
704 >                                        /* clear return values */
705          if (uv != NULL)
706                  memset(uv, 0, sizeof(FVECT)*2);
707          if (ra != NULL)
# Line 511 | Line 710 | doambient(                             /* compute ambient component */
710                  pg[0] = pg[1] = 0.0;
711          if (dg != NULL)
712                  dg[0] = dg[1] = 0.0;
713 <                                        /* sample the hemisphere */
714 <        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
715 <        for (i = hp->ns; i--; )
716 <                for (j = hp->ns; j--; )
717 <                        if ((ap = ambsample(hp, i, j)) != NULL) {
718 <                                addcolor(acol, ap->v);
719 <                                ++cnt;
720 <                        }
721 <        if (!cnt) {
523 <                setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
524 <                free(hp);
525 <                return(0);              /* no valid samples */
713 >        if (crlp != NULL)
714 >                *crlp = 0;
715 >        if (hp == NULL)                 /* sampling falure? */
716 >                return(0);
717 >
718 >        if ((ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL) ||
719 >                        (hp->sampOK < 0) | (hp->ns < MINADIV)) {
720 >                free(hp);               /* Hessian not requested/possible */
721 >                return(-1);             /* value-only return value */
722          }
723 <        d = 1.0 / cnt;                  /* final indirect irradiance/PI */
724 <        acol[0] *= d; acol[1] *= d; acol[2] *= d;
725 <        copycolor(rcol, acol);
726 <        if (cnt < hp->ns*hp->ns ||      /* incomplete sampling? */
727 <                        (ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL)) {
728 <                free(hp);
729 <                return(-1);             /* no radius or gradient calc. */
723 >        if ((d = bright(rcol)) > FTINY) {       /* normalize Y values */
724 >                d = 0.99*(hp->ns*hp->ns)/d;
725 >                K = 0.01;
726 >        } else {                        /* or fall back on geometric Hessian */
727 >                K = 1.0;
728 >                pg = NULL;
729 >                dg = NULL;
730 >                crlp = NULL;
731          }
732 <        d = 0.01 * bright(rcol);        /* add in 1% before Hessian comp. */
536 <        if (d < FTINY) d = FTINY;
537 <        ap = hp->sa;                    /* using Y channel from here on... */
732 >        ap = hp->sa;                    /* relative Y channel from here on... */
733          for (i = hp->ns*hp->ns; i--; ap++)
734 <                colval(ap->v,CIEY) = bright(ap->v) + d;
734 >                colval(ap->v,CIEY) = bright(ap->v)*d + K;
735  
736          if (uv == NULL)                 /* make sure we have axis pointers */
737                  uv = my_uv;
738                                          /* compute radii & pos. gradient */
739          ambHessian(hp, uv, ra, pg);
740 +
741          if (dg != NULL)                 /* compute direction gradient */
742                  ambdirgrad(hp, uv, dg);
743 +
744          if (ra != NULL) {               /* scale/clamp radii */
745 <                d = sqrt(sqrt((4.0/PI)*bright(rcol)/wt));
746 <                ra[0] *= d;
745 >                if (pg != NULL) {
746 >                        if (ra[0]*(d = fabs(pg[0])) > 1.0)
747 >                                ra[0] = 1.0/d;
748 >                        if (ra[1]*(d = fabs(pg[1])) > 1.0)
749 >                                ra[1] = 1.0/d;
750 >                        if (ra[0] > ra[1])
751 >                                ra[0] = ra[1];
752 >                }
753 >                if (ra[0] < minarad) {
754 >                        ra[0] = minarad;
755 >                        if (ra[1] < minarad)
756 >                                ra[1] = minarad;
757 >                }
758 >                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(wt);
759                  if ((ra[1] *= d) > 2.0*ra[0])
760                          ra[1] = 2.0*ra[0];
761                  if (ra[1] > maxarad) {
# Line 554 | Line 763 | doambient(                             /* compute ambient component */
763                          if (ra[0] > maxarad)
764                                  ra[0] = maxarad;
765                  }
766 +                                        /* flag encroached directions */
767 +                if (crlp != NULL)       /* XXX doesn't update with changes to ambacc */
768 +                        *crlp = ambcorral(hp, uv, ra[0]*ambacc, ra[1]*ambacc);
769 +                if (pg != NULL) {       /* cap gradient if necessary */
770 +                        d = pg[0]*pg[0]*ra[0]*ra[0] + pg[1]*pg[1]*ra[1]*ra[1];
771 +                        if (d > 1.0) {
772 +                                d = 1.0/sqrt(d);
773 +                                pg[0] *= d;
774 +                                pg[1] *= d;
775 +                        }
776 +                }
777          }
778          free(hp);                       /* clean up and return */
779          return(1);
780   }
561 –
562 –
563 – #else /* ! NEWAMB */
564 –
565 –
566 – void
567 – inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
568 –        AMBHEMI  *hp,
569 –        COLOR ac,
570 –        RAY  *r,
571 –        double  wt
572 – )
573 – {
574 –        double  d;
575 –        int  i;
576 –                                        /* set number of divisions */
577 –        if (ambacc <= FTINY &&
578 –                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
579 –                wt = d;                 /* avoid ray termination */
580 –        hp->nt = sqrt(ambdiv * wt / PI) + 0.5;
581 –        i = ambacc > FTINY ? 3 : 1;     /* minimum number of samples */
582 –        if (hp->nt < i)
583 –                hp->nt = i;
584 –        hp->np = PI * hp->nt + 0.5;
585 –                                        /* set number of super-samples */
586 –        hp->ns = ambssamp * wt + 0.5;
587 –                                        /* assign coefficient */
588 –        copycolor(hp->acoef, ac);
589 –        d = 1.0/(hp->nt*hp->np);
590 –        scalecolor(hp->acoef, d);
591 –                                        /* make axes */
592 –        VCOPY(hp->uz, r->ron);
593 –        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
594 –        for (i = 0; i < 3; i++)
595 –                if (hp->uz[i] < 0.6 && hp->uz[i] > -0.6)
596 –                        break;
597 –        if (i >= 3)
598 –                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
599 –        hp->uy[i] = 1.0;
600 –        fcross(hp->ux, hp->uy, hp->uz);
601 –        normalize(hp->ux);
602 –        fcross(hp->uy, hp->uz, hp->ux);
603 – }
604 –
605 –
606 – int
607 – divsample(                              /* sample a division */
608 –        AMBSAMP  *dp,
609 –        AMBHEMI  *h,
610 –        RAY  *r
611 – )
612 – {
613 –        RAY  ar;
614 –        int  hlist[3];
615 –        double  spt[2];
616 –        double  xd, yd, zd;
617 –        double  b2;
618 –        double  phi;
619 –        int  i;
620 –                                        /* ambient coefficient for weight */
621 –        if (ambacc > FTINY)
622 –                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
623 –        else
624 –                copycolor(ar.rcoef, h->acoef);
625 –        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, r, ar.rcoef) < 0)
626 –                return(-1);
627 –        if (ambacc > FTINY) {
628 –                multcolor(ar.rcoef, h->acoef);
629 –                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
630 –        }
631 –        hlist[0] = r->rno;
632 –        hlist[1] = dp->t;
633 –        hlist[2] = dp->p;
634 –        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+dp->n));
635 –        zd = sqrt((dp->t + spt[0])/h->nt);
636 –        phi = 2.0*PI * (dp->p + spt[1])/h->np;
637 –        xd = tcos(phi) * zd;
638 –        yd = tsin(phi) * zd;
639 –        zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
640 –        for (i = 0; i < 3; i++)
641 –                ar.rdir[i] =    xd*h->ux[i] +
642 –                                yd*h->uy[i] +
643 –                                zd*h->uz[i];
644 –        checknorm(ar.rdir);
645 –        dimlist[ndims++] = dp->t*h->np + dp->p + 90171;
646 –        rayvalue(&ar);
647 –        ndims--;
648 –        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
649 –        addcolor(dp->v, ar.rcol);
650 –                                        /* use rt to improve gradient calc */
651 –        if (ar.rt > FTINY && ar.rt < FHUGE)
652 –                dp->r += 1.0/ar.rt;
653 –                                        /* (re)initialize error */
654 –        if (dp->n++) {
655 –                b2 = bright(dp->v)/dp->n - bright(ar.rcol);
656 –                b2 = b2*b2 + dp->k*((dp->n-1)*(dp->n-1));
657 –                dp->k = b2/(dp->n*dp->n);
658 –        } else
659 –                dp->k = 0.0;
660 –        return(0);
661 – }
662 –
663 –
664 – static int
665 – ambcmp(                                 /* decreasing order */
666 –        const void *p1,
667 –        const void *p2
668 – )
669 – {
670 –        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
671 –        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
672 –
673 –        if (d1->k < d2->k)
674 –                return(1);
675 –        if (d1->k > d2->k)
676 –                return(-1);
677 –        return(0);
678 – }
679 –
680 –
681 – static int
682 – ambnorm(                                /* standard order */
683 –        const void *p1,
684 –        const void *p2
685 – )
686 – {
687 –        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
688 –        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
689 –        int     c;
690 –
691 –        if ( (c = d1->t - d2->t) )
692 –                return(c);
693 –        return(d1->p - d2->p);
694 – }
695 –
696 –
697 – double
698 – doambient(                              /* compute ambient component */
699 –        COLOR  rcol,
700 –        RAY  *r,
701 –        double  wt,
702 –        FVECT  pg,
703 –        FVECT  dg
704 – )
705 – {
706 –        double  b, d=0;
707 –        AMBHEMI  hemi;
708 –        AMBSAMP  *div;
709 –        AMBSAMP  dnew;
710 –        double  acol[3];
711 –        AMBSAMP  *dp;
712 –        double  arad;
713 –        int  divcnt;
714 –        int  i, j;
715 –                                        /* initialize hemisphere */
716 –        inithemi(&hemi, rcol, r, wt);
717 –        divcnt = hemi.nt * hemi.np;
718 –                                        /* initialize */
719 –        if (pg != NULL)
720 –                pg[0] = pg[1] = pg[2] = 0.0;
721 –        if (dg != NULL)
722 –                dg[0] = dg[1] = dg[2] = 0.0;
723 –        setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
724 –        if (divcnt == 0)
725 –                return(0.0);
726 –                                        /* allocate super-samples */
727 –        if (hemi.ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
728 –                div = (AMBSAMP *)malloc(divcnt*sizeof(AMBSAMP));
729 –                if (div == NULL)
730 –                        error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
731 –        } else
732 –                div = NULL;
733 –                                        /* sample the divisions */
734 –        arad = 0.0;
735 –        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
736 –        if ((dp = div) == NULL)
737 –                dp = &dnew;
738 –        divcnt = 0;
739 –        for (i = 0; i < hemi.nt; i++)
740 –                for (j = 0; j < hemi.np; j++) {
741 –                        dp->t = i; dp->p = j;
742 –                        setcolor(dp->v, 0.0, 0.0, 0.0);
743 –                        dp->r = 0.0;
744 –                        dp->n = 0;
745 –                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0) {
746 –                                if (div != NULL)
747 –                                        dp++;
748 –                                continue;
749 –                        }
750 –                        arad += dp->r;
751 –                        divcnt++;
752 –                        if (div != NULL)
753 –                                dp++;
754 –                        else
755 –                                addcolor(acol, dp->v);
756 –                }
757 –        if (!divcnt) {
758 –                if (div != NULL)
759 –                        free((void *)div);
760 –                return(0.0);            /* no samples taken */
761 –        }
762 –        if (divcnt < hemi.nt*hemi.np) {
763 –                pg = dg = NULL;         /* incomplete sampling */
764 –                hemi.ns = 0;
765 –        } else if (arad > FTINY && divcnt/arad < minarad) {
766 –                hemi.ns = 0;            /* close enough */
767 –        } else if (hemi.ns > 0) {       /* else perform super-sampling? */
768 –                comperrs(div, &hemi);                   /* compute errors */
769 –                qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);    /* sort divs */
770 –                                                /* super-sample */
771 –                for (i = hemi.ns; i > 0; i--) {
772 –                        dnew = *div;
773 –                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0) {
774 –                                dp++;
775 –                                continue;
776 –                        }
777 –                        dp = div;               /* reinsert */
778 –                        j = divcnt < i ? divcnt : i;
779 –                        while (--j > 0 && dnew.k < dp[1].k) {
780 –                                *dp = *(dp+1);
781 –                                dp++;
782 –                        }
783 –                        *dp = dnew;
784 –                }
785 –                if (pg != NULL || dg != NULL)   /* restore order */
786 –                        qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
787 –        }
788 –                                        /* compute returned values */
789 –        if (div != NULL) {
790 –                arad = 0.0;             /* note: divcnt may be < nt*np */
791 –                for (i = hemi.nt*hemi.np, dp = div; i-- > 0; dp++) {
792 –                        arad += dp->r;
793 –                        if (dp->n > 1) {
794 –                                b = 1.0/dp->n;
795 –                                scalecolor(dp->v, b);
796 –                                dp->r *= b;
797 –                                dp->n = 1;
798 –                        }
799 –                        addcolor(acol, dp->v);
800 –                }
801 –                b = bright(acol);
802 –                if (b > FTINY) {
803 –                        b = 1.0/b;      /* compute & normalize gradient(s) */
804 –                        if (pg != NULL) {
805 –                                posgradient(pg, div, &hemi);
806 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
807 –                                        pg[i] *= b;
808 –                        }
809 –                        if (dg != NULL) {
810 –                                dirgradient(dg, div, &hemi);
811 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
812 –                                        dg[i] *= b;
813 –                        }
814 –                }
815 –                free((void *)div);
816 –        }
817 –        copycolor(rcol, acol);
818 –        if (arad <= FTINY)
819 –                arad = maxarad;
820 –        else
821 –                arad = (divcnt+hemi.ns)/arad;
822 –        if (pg != NULL) {               /* reduce radius if gradient large */
823 –                d = DOT(pg,pg);
824 –                if (d*arad*arad > 1.0)
825 –                        arad = 1.0/sqrt(d);
826 –        }
827 –        if (arad < minarad) {
828 –                arad = minarad;
829 –                if (pg != NULL && d*arad*arad > 1.0) {  /* cap gradient */
830 –                        d = 1.0/arad/sqrt(d);
831 –                        for (i = 0; i < 3; i++)
832 –                                pg[i] *= d;
833 –                }
834 –        }
835 –        if ((arad /= sqrt(wt)) > maxarad)
836 –                arad = maxarad;
837 –        return(arad);
838 – }
839 –
840 –
841 – void
842 – comperrs(                       /* compute initial error estimates */
843 –        AMBSAMP  *da,   /* assumes standard ordering */
844 –        AMBHEMI  *hp
845 – )
846 – {
847 –        double  b, b2;
848 –        int  i, j;
849 –        AMBSAMP  *dp;
850 –                                /* sum differences from neighbors */
851 –        dp = da;
852 –        for (i = 0; i < hp->nt; i++)
853 –                for (j = 0; j < hp->np; j++) {
854 – #ifdef  DEBUG
855 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
856 –                                error(CONSISTENCY,
857 –                                        "division order in comperrs");
858 – #endif
859 –                        b = bright(dp[0].v);
860 –                        if (i > 0) {            /* from above */
861 –                                b2 = bright(dp[-hp->np].v) - b;
862 –                                b2 *= b2 * 0.25;
863 –                                dp[0].k += b2;
864 –                                dp[-hp->np].k += b2;
865 –                        }
866 –                        if (j > 0) {            /* from behind */
867 –                                b2 = bright(dp[-1].v) - b;
868 –                                b2 *= b2 * 0.25;
869 –                                dp[0].k += b2;
870 –                                dp[-1].k += b2;
871 –                        } else {                /* around */
872 –                                b2 = bright(dp[hp->np-1].v) - b;
873 –                                b2 *= b2 * 0.25;
874 –                                dp[0].k += b2;
875 –                                dp[hp->np-1].k += b2;
876 –                        }
877 –                        dp++;
878 –                }
879 –                                /* divide by number of neighbors */
880 –        dp = da;
881 –        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* top row */
882 –                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
883 –        if (hp->nt < 2)
884 –                return;
885 –        for (i = 1; i < hp->nt-1; i++)          /* central region */
886 –                for (j = 0; j < hp->np; j++)
887 –                        (dp++)->k *= 0.25;
888 –        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* bottom row */
889 –                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
890 – }
891 –
892 –
893 – void
894 – posgradient(                                    /* compute position gradient */
895 –        FVECT  gv,
896 –        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
897 –        AMBHEMI  *hp
898 – )
899 – {
900 –        int  i, j;
901 –        double  nextsine, lastsine, b, d;
902 –        double  mag0, mag1;
903 –        double  phi, cosp, sinp, xd, yd;
904 –        AMBSAMP  *dp;
905 –
906 –        xd = yd = 0.0;
907 –        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
908 –                dp = da + j;
909 –                mag0 = mag1 = 0.0;
910 –                lastsine = 0.0;
911 –                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
912 – #ifdef  DEBUG
913 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
914 –                                error(CONSISTENCY,
915 –                                        "division order in posgradient");
916 – #endif
917 –                        b = bright(dp->v);
918 –                        if (i > 0) {
919 –                                d = dp[-hp->np].r;
920 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
921 –                                                        /* sin(t)*cos(t)^2 */
922 –                                d *= lastsine * (1.0 - (double)i/hp->nt);
923 –                                mag0 += d*(b - bright(dp[-hp->np].v));
924 –                        }
925 –                        nextsine = sqrt((double)(i+1)/hp->nt);
926 –                        if (j > 0) {
927 –                                d = dp[-1].r;
928 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
929 –                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
930 –                                                (b - bright(dp[-1].v));
931 –                        } else {
932 –                                d = dp[hp->np-1].r;
933 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
934 –                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
935 –                                                (b - bright(dp[hp->np-1].v));
936 –                        }
937 –                        dp += hp->np;
938 –                        lastsine = nextsine;
939 –                }
940 –                mag0 *= 2.0*PI / hp->np;
941 –                phi = 2.0*PI * (double)j/hp->np;
942 –                cosp = tcos(phi); sinp = tsin(phi);
943 –                xd += mag0*cosp - mag1*sinp;
944 –                yd += mag0*sinp + mag1*cosp;
945 –        }
946 –        for (i = 0; i < 3; i++)
947 –                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])*(hp->nt*hp->np)/PI;
948 – }
949 –
950 –
951 – void
952 – dirgradient(                                    /* compute direction gradient */
953 –        FVECT  gv,
954 –        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
955 –        AMBHEMI  *hp
956 – )
957 – {
958 –        int  i, j;
959 –        double  mag;
960 –        double  phi, xd, yd;
961 –        AMBSAMP  *dp;
962 –
963 –        xd = yd = 0.0;
964 –        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
965 –                dp = da + j;
966 –                mag = 0.0;
967 –                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
968 – #ifdef  DEBUG
969 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
970 –                                error(CONSISTENCY,
971 –                                        "division order in dirgradient");
972 – #endif
973 –                                                        /* tan(t) */
974 –                        mag += bright(dp->v)/sqrt(hp->nt/(i+.5) - 1.0);
975 –                        dp += hp->np;
976 –                }
977 –                phi = 2.0*PI * (j+.5)/hp->np + PI/2.0;
978 –                xd += mag * tcos(phi);
979 –                yd += mag * tsin(phi);
980 –        }
981 –        for (i = 0; i < 3; i++)
982 –                gv[i] = xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i];
983 – }
984 –
985 – #endif  /* ! NEWAMB */

Diff Legend

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