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

Comparing ray/src/rt/ambcomp.c (file contents):
Revision 2.38 by greg, Sat Apr 26 15:54:17 2014 UTC vs.
Revision 2.78 by greg, Tue Jan 9 00:51:51 2018 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 16 | Line 20 | static const char      RCSid[] = "$Id$";
20   #include  "ray.h"
21   #include  "ambient.h"
22   #include  "random.h"
23 + #include  "source.h"
24 + #include  "otypes.h"
25 + #include  "otspecial.h"
26  
27 < #ifdef NEWAMB
27 > #ifndef OLDAMB
28  
29   extern void             SDsquare2disk(double ds[2], double seedx, double seedy);
30  
31   typedef struct {
32 +        COLOR   v;              /* hemisphere sample value */
33 +        float   d;              /* reciprocal distance (1/rt) */
34 +        FVECT   p;              /* intersection point */
35 + } AMBSAMP;              /* sample value */
36 +
37 + typedef struct {
38          RAY     *rp;            /* originating ray sample */
26 –        FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
39          int     ns;             /* number of samples per axis */
40 +        int     sampOK;         /* acquired full sample set? */
41          COLOR   acoef;          /* division contribution coefficient */
42 <        struct s_ambsamp {
43 <                COLOR   v;              /* hemisphere sample value */
44 <                FVECT   p;              /* intersection point */
32 <        } sa[1];                /* sample array (extends struct) */
42 >        double  acol[3];        /* accumulated color */
43 >        FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
44 >        AMBSAMP sa[1];          /* sample array (extends struct) */
45   }  AMBHEMI;             /* ambient sample hemisphere */
46  
47 < #define ambsamp(h,i,j)  (h)->sa[(i)*(h)->ns + (j)]
47 > #define AI(h,i,j)       ((i)*(h)->ns + (j))
48 > #define ambsam(h,i,j)   (h)->sa[AI(h,i,j)]
49  
50   typedef struct {
51          FVECT   r_i, r_i1, e_i, rcp, rI2_eJ2;
# Line 40 | Line 53 | typedef struct {
53   } FFTRI;                /* vectors and coefficients for Hessian calculation */
54  
55  
56 < static AMBHEMI *
57 < inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
58 <        COLOR   ac,
59 <        RAY     *r,
60 <        double  wt
56 > static int
57 > ambcollision(                           /* proposed direciton collides? */
58 >        AMBHEMI *hp,
59 >        int     i,
60 >        int     j,
61 >        FVECT   dv
62   )
63   {
64 <        AMBHEMI *hp;
65 <        double  d;
66 <        int     n, i;
67 <                                        /* set number of divisions */
68 <        if (ambacc <= FTINY &&
69 <                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
70 <                wt = d;                 /* avoid ray termination */
71 <        n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
72 <        i = 1 + 5*(ambacc > FTINY);     /* minimum number of samples */
73 <        if (n < i)
74 <                n = i;
75 <                                        /* allocate sampling array */
76 <        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) +
77 <                                sizeof(struct s_ambsamp)*(n*n - 1));
78 <        if (hp == NULL)
79 <                return(NULL);
80 <        hp->rp = r;
81 <        hp->ns = n;
82 <                                        /* assign coefficient */
83 <        copycolor(hp->acoef, ac);
84 <        d = 1.0/(n*n);
85 <        scalecolor(hp->acoef, d);
86 <                                        /* make tangent plane axes */
87 <        hp->uy[0] = 0.5 - frandom();
88 <        hp->uy[1] = 0.5 - frandom();
89 <        hp->uy[2] = 0.5 - frandom();
76 <        for (i = 3; i--; )
77 <                if ((-0.6 < r->ron[i]) & (r->ron[i] < 0.6))
78 <                        break;
79 <        if (i < 0)
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);
64 >        double  cos_thresh;
65 >        int     ii, jj;
66 >                                        /* min. spacing = 1/4th division */
67 >        cos_thresh = (PI/4.)/(double)hp->ns;
68 >        cos_thresh = 1. - .5*cos_thresh*cos_thresh;
69 >                                        /* check existing neighbors */
70 >        for (ii = i-1; ii <= i+1; ii++) {
71 >                if (ii < 0) continue;
72 >                if (ii >= hp->ns) break;
73 >                for (jj = j-1; jj <= j+1; jj++) {
74 >                        AMBSAMP *ap;
75 >                        FVECT   avec;
76 >                        double  dprod;
77 >                        if (jj < 0) continue;
78 >                        if (jj >= hp->ns) break;
79 >                        if ((ii==i) & (jj==j)) continue;
80 >                        ap = &ambsam(hp,ii,jj);
81 >                        if (ap->d <= .5/FHUGE)
82 >                                continue;       /* no one home */
83 >                        VSUB(avec, ap->p, hp->rp->rop);
84 >                        dprod = DOT(avec, dv);
85 >                        if (dprod >= cos_thresh*VLEN(avec))
86 >                                return(1);      /* collision */
87 >                }
88 >        }
89 >        return(0);                      /* nothing to worry about */
90   }
91  
92  
93 < static struct s_ambsamp *
94 < ambsample(                              /* sample an ambient direction */
93 > static int
94 > ambsample(                              /* initial ambient division sample */
95          AMBHEMI *hp,
96          int     i,
97 <        int     j
97 >        int     j,
98 >        int     n
99   )
100   {
101 <        struct s_ambsamp        *ap = &ambsamp(hp,i,j);
102 <        RAY                     ar;
103 <        double                  spt[2], zd;
104 <        int                     ii;
101 >        AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
102 >        RAY     ar;
103 >        int     hlist[3], ii;
104 >        double  spt[2], zd;
105 >                                        /* generate hemispherical sample */
106                                          /* ambient coefficient for weight */
107          if (ambacc > FTINY)
108                  setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
109          else
110                  copycolor(ar.rcoef, hp->acoef);
111          if (rayorigin(&ar, AMBIENT, hp->rp, ar.rcoef) < 0)
112 <                goto badsample;
112 >                return(0);
113          if (ambacc > FTINY) {
114                  multcolor(ar.rcoef, hp->acoef);
115                  scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
116          }
117 <                                        /* generate hemispherical sample */
118 <        SDsquare2disk(spt,      (i+.1+.8*frandom())/hp->ns,
119 <                                (j+.1+.8*frandom())/hp->ns );
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);
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];
128          checknorm(ar.rdir);
129 <        dimlist[ndims++] = i*hp->ns + j + 90171;
129 >                                        /* avoid coincident samples */
130 >        if (!n && ambcollision(hp, i, j, ar.rdir)) {
131 >                spt[0] = frandom(); spt[1] = frandom();
132 >                goto resample;          /* reject this sample */
133 >        }
134 >        dimlist[ndims++] = AI(hp,i,j) + 90171;
135          rayvalue(&ar);                  /* evaluate ray */
136          ndims--;
137 <                                        /* limit vertex distance */
138 <        if (ar.rt > 10.0*thescene.cusize)
126 <                ar.rt = 10.0*thescene.cusize;
127 <        else if (ar.rt <= FTINY)        /* should never happen! */
128 <                goto badsample;
129 <        VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, ar.rt);
137 >        if (ar.rt <= FTINY)
138 >                return(0);              /* should never happen */
139          multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
140 <        copycolor(ap->v, ar.rcol);
141 <        return(ap);
142 < badsample:
143 <        setcolor(ap->v, 0., 0., 0.);
144 <        VCOPY(ap->p, hp->rp->rop);
145 <        return(NULL);
140 >        if (ar.rt*ap->d < 1.0)          /* new/closer distance? */
141 >                ap->d = 1.0/ar.rt;
142 >        if (!n) {                       /* record first vertex & value */
143 >                if (ar.rt > 10.0*thescene.cusize + 1000.)
144 >                        ar.rt = 10.0*thescene.cusize + 1000.;
145 >                VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, ar.rt);
146 >                copycolor(ap->v, ar.rcol);
147 >        } else {                        /* else update recorded value */
148 >                hp->acol[RED] -= colval(ap->v,RED);
149 >                hp->acol[GRN] -= colval(ap->v,GRN);
150 >                hp->acol[BLU] -= colval(ap->v,BLU);
151 >                zd = 1.0/(double)(n+1);
152 >                scalecolor(ar.rcol, zd);
153 >                zd *= (double)n;
154 >                scalecolor(ap->v, zd);
155 >                addcolor(ap->v, ar.rcol);
156 >        }
157 >        addcolor(hp->acol, ap->v);      /* add to our sum */
158 >        return(1);
159   }
160  
161  
162 + /* Estimate errors based on ambient division differences */
163 + static float *
164 + getambdiffs(AMBHEMI *hp)
165 + {
166 +        const double    normf = 1./bright(hp->acoef);
167 +        float   *earr = (float *)calloc(hp->ns*hp->ns, sizeof(float));
168 +        float   *ep;
169 +        AMBSAMP *ap;
170 +        double  b, d2;
171 +        int     i, j;
172 +
173 +        if (earr == NULL)               /* out of memory? */
174 +                return(NULL);
175 +                                        /* compute squared neighbor diffs */
176 +        for (ap = hp->sa, ep = earr, i = 0; i < hp->ns; i++)
177 +            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++, ep++) {
178 +                b = bright(ap[0].v);
179 +                if (i) {                /* from above */
180 +                        d2 = normf*(b - bright(ap[-hp->ns].v));
181 +                        d2 *= d2;
182 +                        ep[0] += d2;
183 +                        ep[-hp->ns] += d2;
184 +                }
185 +                if (!j) continue;
186 +                                        /* from behind */
187 +                d2 = normf*(b - bright(ap[-1].v));
188 +                d2 *= d2;
189 +                ep[0] += d2;
190 +                ep[-1] += d2;
191 +                if (!i) continue;
192 +                                        /* diagonal */
193 +                d2 = normf*(b - bright(ap[-hp->ns-1].v));
194 +                d2 *= d2;
195 +                ep[0] += d2;
196 +                ep[-hp->ns-1] += d2;
197 +            }
198 +                                        /* correct for number of neighbors */
199 +        earr[0] *= 8./3.;
200 +        earr[hp->ns-1] *= 8./3.;
201 +        earr[(hp->ns-1)*hp->ns] *= 8./3.;
202 +        earr[(hp->ns-1)*hp->ns + hp->ns-1] *= 8./3.;
203 +        for (i = 1; i < hp->ns-1; i++) {
204 +                earr[i*hp->ns] *= 8./5.;
205 +                earr[i*hp->ns + hp->ns-1] *= 8./5.;
206 +        }
207 +        for (j = 1; j < hp->ns-1; j++) {
208 +                earr[j] *= 8./5.;
209 +                earr[(hp->ns-1)*hp->ns + j] *= 8./5.;
210 +        }
211 +        return(earr);
212 + }
213 +
214 +
215 + /* Perform super-sampling on hemisphere (introduces bias) */
216 + static void
217 + ambsupersamp(AMBHEMI *hp, int cnt)
218 + {
219 +        float   *earr = getambdiffs(hp);
220 +        double  e2rem = 0;
221 +        AMBSAMP *ap;
222 +        float   *ep;
223 +        int     i, j, n, nss;
224 +
225 +        if (earr == NULL)               /* just skip calc. if no memory */
226 +                return;
227 +                                        /* accumulate estimated variances */
228 +        for (ep = earr + hp->ns*hp->ns; ep > earr; )
229 +                e2rem += *--ep;
230 +        ep = earr;                      /* perform super-sampling */
231 +        for (ap = hp->sa, i = 0; i < hp->ns; i++)
232 +            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++) {
233 +                if (e2rem <= FTINY)
234 +                        goto done;      /* nothing left to do */
235 +                nss = *ep/e2rem*cnt + frandom();
236 +                for (n = 1; n <= nss && ambsample(hp,i,j,n); n++)
237 +                        if (!--cnt) goto done;
238 +                e2rem -= *ep++;         /* update remainder */
239 +        }
240 + done:
241 +        free(earr);
242 + }
243 +
244 +
245 + static AMBHEMI *
246 + samp_hemi(                              /* sample indirect hemisphere */
247 +        COLOR   rcol,
248 +        RAY     *r,
249 +        double  wt
250 + )
251 + {
252 +        AMBHEMI *hp;
253 +        double  d;
254 +        int     n, i, j;
255 +                                        /* insignificance check */
256 +        if (bright(rcol) <= FTINY)
257 +                return(NULL);
258 +                                        /* set number of divisions */
259 +        if (ambacc <= FTINY &&
260 +                        wt > (d = 0.8*intens(rcol)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
261 +                wt = d;                 /* avoid ray termination */
262 +        n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
263 +        i = 1 + 5*(ambacc > FTINY);     /* minimum number of samples */
264 +        if (n < i)
265 +                n = i;
266 +                                        /* allocate sampling array */
267 +        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) + sizeof(AMBSAMP)*(n*n - 1));
268 +        if (hp == NULL)
269 +                error(SYSTEM, "out of memory in samp_hemi");
270 +        hp->rp = r;
271 +        hp->ns = n;
272 +        hp->acol[RED] = hp->acol[GRN] = hp->acol[BLU] = 0.0;
273 +        memset(hp->sa, 0, sizeof(AMBSAMP)*n*n);
274 +        hp->sampOK = 0;
275 +                                        /* assign coefficient */
276 +        copycolor(hp->acoef, rcol);
277 +        d = 1.0/(n*n);
278 +        scalecolor(hp->acoef, d);
279 +                                        /* make tangent plane axes */
280 +        if (!getperpendicular(hp->ux, r->ron, 1))
281 +                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in samp_hemi");
282 +        VCROSS(hp->uy, r->ron, hp->ux);
283 +                                        /* sample divisions */
284 +        for (i = hp->ns; i--; )
285 +            for (j = hp->ns; j--; )
286 +                hp->sampOK += ambsample(hp, i, j, 0);
287 +        copycolor(rcol, hp->acol);
288 +        if (!hp->sampOK) {              /* utter failure? */
289 +                free(hp);
290 +                return(NULL);
291 +        }
292 +        if (hp->sampOK < hp->ns*hp->ns) {
293 +                hp->sampOK *= -1;       /* soft failure */
294 +                return(hp);
295 +        }
296 +        n = ambssamp*wt + 0.5;
297 +        if (n > 8) {                    /* perform super-sampling? */
298 +                ambsupersamp(hp, n);
299 +                copycolor(rcol, hp->acol);
300 +        }
301 +        return(hp);                     /* all is well */
302 + }
303 +
304 +
305 + /* Return brightness of farthest ambient sample */
306 + static double
307 + back_ambval(AMBHEMI *hp, const int n1, const int n2, const int n3)
308 + {
309 +        if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n2].d) {
310 +                if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n3].d)
311 +                        return(colval(hp->sa[n1].v,CIEY));
312 +                return(colval(hp->sa[n3].v,CIEY));
313 +        }
314 +        if (hp->sa[n2].d <= hp->sa[n3].d)
315 +                return(colval(hp->sa[n2].v,CIEY));
316 +        return(colval(hp->sa[n3].v,CIEY));
317 + }
318 +
319 +
320   /* Compute vectors and coefficients for Hessian/gradient calcs */
321   static void
322 < comp_fftri(FFTRI *ftp, FVECT ap0, FVECT ap1, FVECT rop)
322 > comp_fftri(FFTRI *ftp, AMBHEMI *hp, const int n0, const int n1)
323   {
324          double  rdot_cp, dot_e, dot_er, rdot_r, rdot_r1, J2;
325 <        int     i;
325 >        int     ii;
326  
327 <        VSUB(ftp->r_i, ap0, rop);
328 <        VSUB(ftp->r_i1, ap1, rop);
329 <        VSUB(ftp->e_i, ap1, ap0);
327 >        VSUB(ftp->r_i, hp->sa[n0].p, hp->rp->rop);
328 >        VSUB(ftp->r_i1, hp->sa[n1].p, hp->rp->rop);
329 >        VSUB(ftp->e_i, hp->sa[n1].p, hp->sa[n0].p);
330          VCROSS(ftp->rcp, ftp->r_i, ftp->r_i1);
331          rdot_cp = 1.0/DOT(ftp->rcp,ftp->rcp);
332          dot_e = DOT(ftp->e_i,ftp->e_i);
# Line 158 | Line 338 | comp_fftri(FFTRI *ftp, FVECT ap0, FVECT ap1, FVECT rop
338          ftp->I2 = ( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)*rdot_r1 - dot_er*rdot_r +
339                          dot_e*ftp->I1 )*0.5*rdot_cp;
340          J2 =  ( 0.5*(rdot_r - rdot_r1) - dot_er*ftp->I2 ) / dot_e;
341 <        for (i = 3; i--; )
342 <                ftp->rI2_eJ2[i] = ftp->I2*ftp->r_i[i] + J2*ftp->e_i[i];
341 >        for (ii = 3; ii--; )
342 >                ftp->rI2_eJ2[ii] = ftp->I2*ftp->r_i[ii] + J2*ftp->e_i[ii];
343   }
344  
345  
# Line 208 | Line 388 | comp_hessian(FVECT hess[3], FFTRI *ftp, FVECT nrm)
388                  hess[i][j] = m1[i][j] + d1*( I3*m2[i][j] + K3*m3[i][j] +
389                                                  2.0*J3*m4[i][j] );
390                  hess[i][j] += d2*(i==j);
391 <                hess[i][j] *= 1.0/PI;
391 >                hess[i][j] *= -1.0/PI;
392              }
393   }
394  
# Line 230 | Line 410 | rev_hessian(FVECT hess[3])
410   /* Add to radiometric Hessian from the given triangle */
411   static void
412   add2hessian(FVECT hess[3], FVECT ehess1[3],
413 <                FVECT ehess2[3], FVECT ehess3[3], COLORV v)
413 >                FVECT ehess2[3], FVECT ehess3[3], double v)
414   {
415          int     i, j;
416  
# Line 251 | Line 431 | comp_gradient(FVECT grad, FFTRI *ftp, FVECT nrm)
431          f1 = 2.0*DOT(nrm, ftp->rcp);
432          VCROSS(ncp, nrm, ftp->e_i);
433          for (i = 3; i--; )
434 <                grad[i] = (-0.5/PI)*( ftp->I1*ncp[i] + f1*ftp->rI2_eJ2[i] );
434 >                grad[i] = (0.5/PI)*( ftp->I1*ncp[i] + f1*ftp->rI2_eJ2[i] );
435   }
436  
437  
# Line 267 | Line 447 | rev_gradient(FVECT grad)
447  
448   /* Add to displacement gradient from the given triangle */
449   static void
450 < add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, FVECT egrad3, COLORV v)
450 > add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, FVECT egrad3, double v)
451   {
452          int     i;
453  
# Line 276 | Line 456 | add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, F
456   }
457  
458  
279 – /* Return brightness of furthest ambient sample */
280 – static COLORV
281 – back_ambval(struct s_ambsamp *ap1, struct s_ambsamp *ap2,
282 –                struct s_ambsamp *ap3, FVECT orig)
283 – {
284 –        COLORV  vback;
285 –        FVECT   vec;
286 –        double  d2, d2best;
287 –
288 –        VSUB(vec, ap1->p, orig);
289 –        d2best = DOT(vec,vec);
290 –        vback = colval(ap1->v,CIEY);
291 –        VSUB(vec, ap2->p, orig);
292 –        d2 = DOT(vec,vec);
293 –        if (d2 > d2best) {
294 –                d2best = d2;
295 –                vback = colval(ap2->v,CIEY);
296 –        }
297 –        VSUB(vec, ap3->p, orig);
298 –        d2 = DOT(vec,vec);
299 –        if (d2 > d2best)
300 –                return(colval(ap3->v,CIEY));
301 –        return(vback);
302 – }
303 –
304 –
459   /* Compute anisotropic radii and eigenvector directions */
460 < static int
460 > static void
461   eigenvectors(FVECT uv[2], float ra[2], FVECT hessian[3])
462   {
463          double  hess2[2][2];
# Line 325 | Line 479 | eigenvectors(FVECT uv[2], float ra[2], FVECT hessian[3
479          if (i == 1)                     /* double-root (circle) */
480                  evalue[1] = evalue[0];
481          if (!i || ((evalue[0] = fabs(evalue[0])) <= FTINY*FTINY) |
482 <                        ((evalue[1] = fabs(evalue[1])) <= FTINY*FTINY) )
483 <                error(INTERNAL, "bad eigenvalue calculation");
484 <
482 >                        ((evalue[1] = fabs(evalue[1])) <= FTINY*FTINY) ) {
483 >                ra[0] = ra[1] = maxarad;
484 >                return;
485 >        }
486          if (evalue[0] > evalue[1]) {
487                  ra[0] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[0]));
488                  ra[1] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[1]));
# Line 385 | Line 540 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
540          }
541                                          /* compute first row of edges */
542          for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
543 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,0,j).p,
389 <                                ambsamp(hp,0,j+1).p, hp->rp->rop);
543 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,0,j), AI(hp,0,j+1));
544                  if (hessrow != NULL)
545                          comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
546                  if (gradrow != NULL)
# Line 396 | Line 550 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
550          for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
551              FVECT       hesscol[3];     /* compute first vertical edge */
552              FVECT       gradcol;
553 <            comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,0).p,
400 <                        ambsamp(hp,i+1,0).p, hp->rp->rop);
553 >            comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,0), AI(hp,i+1,0));
554              if (hessrow != NULL)
555                  comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
556              if (gradrow != NULL)
# Line 405 | Line 558 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
558              for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
559                  FVECT   hessdia[3];     /* compute triangle contributions */
560                  FVECT   graddia;
561 <                COLORV  backg;
562 <                backg = back_ambval(&ambsamp(hp,i,j), &ambsamp(hp,i,j+1),
563 <                                        &ambsamp(hp,i+1,j), hp->rp->rop);
561 >                double  backg;
562 >                backg = back_ambval(hp, AI(hp,i,j),
563 >                                        AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j));
564                                          /* diagonal (inner) edge */
565 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,j+1).p,
413 <                                ambsamp(hp,i+1,j).p, hp->rp->rop);
565 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j));
566                  if (hessrow != NULL) {
567                      comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->rp->ron);
568                      rev_hessian(hesscol);
569                      add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
570                  }
571 <                if (gradient != NULL) {
571 >                if (gradrow != NULL) {
572                      comp_gradient(graddia, &fftr, hp->rp->ron);
573                      rev_gradient(gradcol);
574                      add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
575                  }
576                                          /* initialize edge in next row */
577 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i+1,j+1).p,
426 <                                ambsamp(hp,i+1,j).p, hp->rp->rop);
577 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i+1,j+1), AI(hp,i+1,j));
578                  if (hessrow != NULL)
579                      comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
580                  if (gradrow != NULL)
581                      comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
582                                          /* new column edge & paired triangle */
583 <                backg = back_ambval(&ambsamp(hp,i,j+1), &ambsamp(hp,i+1,j+1),
584 <                                        &ambsamp(hp,i+1,j), hp->rp->rop);
585 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,j+1).p, ambsamp(hp,i+1,j+1).p,
435 <                                hp->rp->rop);
583 >                backg = back_ambval(hp, AI(hp,i+1,j+1),
584 >                                        AI(hp,i+1,j), AI(hp,i,j+1));
585 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j+1));
586                  if (hessrow != NULL) {
587                      comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
588                      rev_hessian(hessdia);
# Line 466 | Line 616 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
616   static void
617   ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
618   {
619 <        struct s_ambsamp        *ap;
620 <        double                  dgsum[2];
621 <        int                     n;
622 <        FVECT                   vd;
623 <        double                  gfact;
619 >        AMBSAMP *ap;
620 >        double  dgsum[2];
621 >        int     n;
622 >        FVECT   vd;
623 >        double  gfact;
624  
625          dgsum[0] = dgsum[1] = 0.0;      /* sum values times -tan(theta) */
626          for (ap = hp->sa, n = hp->ns*hp->ns; n--; ap++) {
# Line 478 | Line 628 | ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
628                  VSUB(vd, ap->p, hp->rp->rop);
629                                          /* brightness over cosine factor */
630                  gfact = colval(ap->v,CIEY) / DOT(hp->rp->ron, vd);
631 <                                        /* -sine = -proj_radius/vd_length */
632 <                dgsum[0] += DOT(uv[1], vd) * gfact;
633 <                dgsum[1] -= DOT(uv[0], vd) * gfact;
631 >                                        /* sine = proj_radius/vd_length */
632 >                dgsum[0] -= DOT(uv[1], vd) * gfact;
633 >                dgsum[1] += DOT(uv[0], vd) * gfact;
634          }
635          dg[0] = dgsum[0] / (hp->ns*hp->ns);
636          dg[1] = dgsum[1] / (hp->ns*hp->ns);
637   }
638  
639  
640 + /* Compute potential light leak direction flags for cache value */
641 + static uint32
642 + ambcorral(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], const double r0, const double r1)
643 + {
644 +        const double    max_d = 1.0/(minarad*ambacc + 0.001);
645 +        const double    ang_res = 0.5*PI/hp->ns;
646 +        const double    ang_step = ang_res/((int)(16/PI*ang_res) + 1.01);
647 +        double          avg_d = 0;
648 +        uint32          flgs = 0;
649 +        FVECT           vec;
650 +        double          u, v;
651 +        double          ang, a1;
652 +        OBJREC          *m;
653 +        int             i, j;
654 +                                        /* don't bother for a few samples */
655 +        if (hp->ns < 8)
656 +                return(0);
657 +                                        /* check distances overhead */
658 +        for (i = hp->ns*3/4; i-- > hp->ns>>2; )
659 +            for (j = hp->ns*3/4; j-- > hp->ns>>2; )
660 +                avg_d += ambsam(hp,i,j).d;
661 +        avg_d *= 4.0/(hp->ns*hp->ns);
662 +        if (avg_d*r0 >= 1.0)            /* ceiling too low for corral? */
663 +                return(0);
664 +        if (avg_d >= max_d)             /* insurance */
665 +                return(0);
666 +                                        /* else circle around perimeter */
667 +        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
668 +            for (j = 0; j < hp->ns; j += !i|(i==hp->ns-1) ? 1 : hp->ns-1) {
669 +                AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
670 +                if ((ap->d <= FTINY) | (ap->d >= max_d))
671 +                        continue;       /* too far or too near */
672 +                VSUB(vec, ap->p, hp->rp->rop);
673 +                u = DOT(vec, uv[0]);
674 +                v = DOT(vec, uv[1]);
675 +                if ((r0*r0*u*u + r1*r1*v*v) * ap->d*ap->d <= u*u + v*v)
676 +                        continue;       /* occluder outside ellipse */
677 +                ang = atan2a(v, u);     /* else set direction flags */
678 +                for (a1 = ang-ang_res; a1 <= ang+ang_res; a1 += ang_step)
679 +                        flgs |= 1L<<(int)(16/PI*(a1 + 2.*PI*(a1 < 0)));
680 +            }
681 +                                        /* add low-angle incident (< 20deg) */
682 +        if (fabs(hp->rp->rod) <= 0.342 && hp->rp->parent != NULL &&
683 +                        (m = findmaterial(hp->rp->parent->ro)) != NULL &&
684 +                        isopaque(m->otype)) {
685 +                u = -DOT(hp->rp->rdir, uv[0]);
686 +                v = -DOT(hp->rp->rdir, uv[1]);
687 +                if ((r0*r0*u*u + r1*r1*v*v) > hp->rp->rot*hp->rp->rot) {
688 +                        ang = atan2a(v, u);
689 +                        ang += 2.*PI*(ang < 0);
690 +                        ang *= 16/PI;
691 +                        if ((ang < .5) | (ang >= 31.5))
692 +                                flgs |= 0x80000001;
693 +                        else
694 +                                flgs |= 3L<<(int)(ang-.5);
695 +                }
696 +        }
697 +        return(flgs);
698 + }
699 +
700 +
701   int
702   doambient(                              /* compute ambient component */
703          COLOR   rcol,                   /* input/output color */
# Line 495 | Line 706 | doambient(                             /* compute ambient component */
706          FVECT   uv[2],                  /* returned (optional) */
707          float   ra[2],                  /* returned (optional) */
708          float   pg[2],                  /* returned (optional) */
709 <        float   dg[2]                   /* returned (optional) */
709 >        float   dg[2],                  /* returned (optional) */
710 >        uint32  *crlp                   /* returned (optional) */
711   )
712   {
713 <        AMBHEMI                 *hp = inithemi(rcol, r, wt);
714 <        int                     cnt = 0;
715 <        FVECT                   my_uv[2];
716 <        double                  d, K, acol[3];
717 <        struct s_ambsamp        *ap;
718 <        int                     i, j;
507 <                                        /* check/initialize */
508 <        if (hp == NULL)
509 <                return(0);
713 >        AMBHEMI *hp = samp_hemi(rcol, r, wt);
714 >        FVECT   my_uv[2];
715 >        double  d, K;
716 >        AMBSAMP *ap;
717 >        int     i;
718 >                                        /* clear return values */
719          if (uv != NULL)
720                  memset(uv, 0, sizeof(FVECT)*2);
721          if (ra != NULL)
# Line 515 | Line 724 | doambient(                             /* compute ambient component */
724                  pg[0] = pg[1] = 0.0;
725          if (dg != NULL)
726                  dg[0] = dg[1] = 0.0;
727 <                                        /* sample the hemisphere */
728 <        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
729 <        for (i = hp->ns; i--; )
730 <                for (j = hp->ns; j--; )
731 <                        if ((ap = ambsample(hp, i, j)) != NULL) {
732 <                                addcolor(acol, ap->v);
733 <                                ++cnt;
734 <                        }
735 <        if (!cnt) {
527 <                setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
528 <                free(hp);
529 <                return(0);              /* no valid samples */
727 >        if (crlp != NULL)
728 >                *crlp = 0;
729 >        if (hp == NULL)                 /* sampling falure? */
730 >                return(0);
731 >
732 >        if ((ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL) ||
733 >                        (hp->sampOK < 0) | (hp->ns < 6)) {
734 >                free(hp);               /* Hessian not requested/possible */
735 >                return(-1);             /* value-only return value */
736          }
737 <        copycolor(rcol, acol);          /* final indirect irradiance/PI */
738 <        if (cnt < hp->ns*hp->ns ||      /* incomplete sampling? */
533 <                        (ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL)) {
534 <                free(hp);
535 <                return(-1);             /* no radius or gradient calc. */
536 <        }
537 <        if (bright(acol) > FTINY) {     /* normalize Y values */
538 <                d = 0.99*cnt/bright(acol);
737 >        if ((d = bright(rcol)) > FTINY) {       /* normalize Y values */
738 >                d = 0.99*(hp->ns*hp->ns)/d;
739                  K = 0.01;
740 <        } else {                        /* geometric Hessian fall-back */
541 <                d = 0.0;
740 >        } else {                        /* or fall back on geometric Hessian */
741                  K = 1.0;
742                  pg = NULL;
743                  dg = NULL;
744 +                crlp = NULL;
745          }
746          ap = hp->sa;                    /* relative Y channel from here on... */
747          for (i = hp->ns*hp->ns; i--; ap++)
# Line 569 | Line 769 | doambient(                             /* compute ambient component */
769                          if (ra[1] < minarad)
770                                  ra[1] = minarad;
771                  }
772 <                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(sqrt(wt));
772 >                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(wt);
773                  if ((ra[1] *= d) > 2.0*ra[0])
774                          ra[1] = 2.0*ra[0];
775                  if (ra[1] > maxarad) {
# Line 577 | Line 777 | doambient(                             /* compute ambient component */
777                          if (ra[0] > maxarad)
778                                  ra[0] = maxarad;
779                  }
780 +                                        /* flag encroached directions */
781 +                if (crlp != NULL)
782 +                        *crlp = ambcorral(hp, uv, ra[0]*ambacc, ra[1]*ambacc);
783                  if (pg != NULL) {       /* cap gradient if necessary */
784                          d = pg[0]*pg[0]*ra[0]*ra[0] + pg[1]*pg[1]*ra[1]*ra[1];
785                          if (d > 1.0) {

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