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 2.53 by greg, Thu May 8 04:02:40 2014 UTC vs.
Revision 2.99 by greg, Sun Apr 27 20:20:01 2025 UTC

# Line 21 | 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 > #ifndef MINSDIST
28 > #define MINSDIST        0.25    /* def. min. spacing = 1/4th division */
29 > #endif
30  
26 – extern void             SDsquare2disk(double ds[2], double seedx, double seedy);
27 –
28 –                                /* vertex direction bit positions */
29 – #define VDB_xy  0
30 – #define VDB_y   01
31 – #define VDB_x   02
32 – #define VDB_Xy  03
33 – #define VDB_xY  04
34 – #define VDB_X   05
35 – #define VDB_Y   06
36 – #define VDB_XY  07
37 –                                /* get opposite vertex direction bit */
38 – #define VDB_OPP(f)      (~(f) & 07)
39 –                                /* adjacent triangle vertex flags */
40 – static const int  adjacent_trifl[8] = {
41 –                        0,                      /* forbidden diagonal */
42 –                        1<<VDB_x|1<<VDB_y|1<<VDB_Xy,
43 –                        1<<VDB_y|1<<VDB_x|1<<VDB_xY,
44 –                        1<<VDB_y|1<<VDB_Xy|1<<VDB_X,
45 –                        1<<VDB_x|1<<VDB_xY|1<<VDB_Y,
46 –                        1<<VDB_Xy|1<<VDB_X|1<<VDB_Y,
47 –                        1<<VDB_xY|1<<VDB_Y|1<<VDB_X,
48 –                        0,                      /* forbidden diagonal */
49 –                };
50 –
31   typedef struct {
52 –        COLOR   v;              /* hemisphere sample value */
53 –        float   d;              /* reciprocal distance (1/rt) */
32          FVECT   p;              /* intersection point */
33 +        float   d;              /* reciprocal distance */
34 +        SCOLOR  v;              /* hemisphere sample value */
35   } AMBSAMP;              /* sample value */
36  
37   typedef struct {
38          RAY     *rp;            /* originating ray sample */
59 –        FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
39          int     ns;             /* number of samples per axis */
40 <        COLOR   acoef;          /* division contribution coefficient */
40 >        int     sampOK;         /* acquired full sample set? */
41 >        int     atyp;           /* RAMBIENT or TAMBIENT */
42 >        SCOLOR  acoef;          /* division contribution coefficient */
43 >        SCOLOR  acol;           /* accumulated color */
44 >        FVECT   onrm;           /* oriented unperturbed surface normal */
45 >        FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
46          AMBSAMP sa[1];          /* sample array (extends struct) */
47   }  AMBHEMI;             /* ambient sample hemisphere */
48  
49 < #define ambndx(h,i,j)   ((i)*(h)->ns + (j))
50 < #define ambsam(h,i,j)   (h)->sa[ambndx(h,i,j)]
49 > #define AI(h,i,j)       ((i)*(h)->ns + (j))
50 > #define ambsam(h,i,j)   (h)->sa[AI(h,i,j)]
51  
52   typedef struct {
53          FVECT   r_i, r_i1, e_i, rcp, rI2_eJ2;
54          double  I1, I2;
71 –        int     valid;
55   } FFTRI;                /* vectors and coefficients for Hessian calculation */
56  
57  
75 – /* Get index for adjacent vertex */
58   static int
59 < adjacent_verti(AMBHEMI *hp, int i, int j, int dbit)
59 > ambcollision(                           /* proposed direciton collides? */
60 >        AMBHEMI *hp,
61 >        int     i,
62 >        int     j,
63 >        FVECT   dv
64 > )
65   {
66 <        int     i0 = i*hp->ns + j;
66 >        double  cos_thresh;
67 >        int     ii, jj;
68  
69 <        switch (dbit) {
70 <        case VDB_y:     return(i0 - hp->ns);
71 <        case VDB_x:     return(i0 - 1);
72 <        case VDB_Xy:    return(i0 - hp->ns + 1);
73 <        case VDB_xY:    return(i0 + hp->ns - 1);
74 <        case VDB_X:     return(i0 + 1);
75 <        case VDB_Y:     return(i0 + hp->ns);
76 <                                /* the following should never occur */
77 <        case VDB_xy:    return(i0 - hp->ns - 1);
78 <        case VDB_XY:    return(i0 + hp->ns + 1);
69 >        cos_thresh = (PI*MINSDIST)/(double)hp->ns;
70 >        cos_thresh = 1. - .5*cos_thresh*cos_thresh;
71 >                                        /* check existing neighbors */
72 >        for (ii = i-1; ii <= i+1; ii++) {
73 >                if (ii < 0) continue;
74 >                if (ii >= hp->ns) break;
75 >                for (jj = j-1; jj <= j+1; jj++) {
76 >                        AMBSAMP *ap;
77 >                        FVECT   avec;
78 >                        double  dprod;
79 >                        if (jj < 0) continue;
80 >                        if (jj >= hp->ns) break;
81 >                        if ((ii==i) & (jj==j)) continue;
82 >                        ap = &ambsam(hp,ii,jj);
83 >                        if (ap->d <= .5/FHUGE)
84 >                                continue;       /* no one home */
85 >                        VSUB(avec, ap->p, hp->rp->rop);
86 >                        dprod = DOT(avec, dv);
87 >                        if (dprod >= cos_thresh*VLEN(avec))
88 >                                return(1);      /* collision */
89 >                }
90          }
91 <        return(-1);
91 >        return(0);                      /* nothing to worry about */
92   }
93  
94  
95 < /* Get vertex direction bit for the opposite edge to complete triangle */
95 > #define XLOTSIZ         251             /* size of used car lot */
96 > #define CFIRST          0               /* first corner */
97 > #define COTHER          (CFIRST+4)      /* non-corner sample */
98 > #define CMAXTARGET      (int)(XLOTSIZ*MINSDIST/(1-MINSDIST))
99 > #define CXCOPY(d,s)     (excharr[d][0]=excharr[s][0], excharr[d][1]=excharr[s][1])
100 >
101   static int
102 < vdb_edge(int db1, int db2)
102 > psample_class(double ss[2])             /* classify patch sample */
103   {
104 <        switch (db1) {
105 <        case VDB_x:     return(db2==VDB_y ? VDB_Xy : VDB_Y);
106 <        case VDB_y:     return(db2==VDB_x ? VDB_xY : VDB_X);
107 <        case VDB_X:     return(db2==VDB_Xy ? VDB_y : VDB_xY);
108 <        case VDB_Y:     return(db2==VDB_xY ? VDB_x : VDB_Xy);
109 <        case VDB_xY:    return(db2==VDB_x ? VDB_y : VDB_X);
110 <        case VDB_Xy:    return(db2==VDB_y ? VDB_x : VDB_Y);
104 >        if (ss[0] < MINSDIST) {
105 >                if (ss[1] < MINSDIST)
106 >                        return(CFIRST);
107 >                if (ss[1] > 1.-MINSDIST)
108 >                        return(CFIRST+2);
109 >        } else if (ss[0] > 1.-MINSDIST) {
110 >                if (ss[1] < MINSDIST)
111 >                        return(CFIRST+1);
112 >                if (ss[1] > 1.-MINSDIST)
113 >                        return(CFIRST+3);
114          }
115 <        error(CONSISTENCY, "forbidden diagonal in vdb_edge()");
109 <        return(-1);
115 >        return(COTHER);                 /* not in a corner */
116   }
117  
118 <
119 < static AMBHEMI *
114 < inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
115 <        COLOR   ac,
116 <        RAY     *r,
117 <        double  wt
118 < )
118 > static void
119 > trade_patchsamp(double ss[2])           /* trade in problem patch position */
120   {
121 <        AMBHEMI *hp;
122 <        double  d;
123 <        int     n, i;
124 <                                        /* set number of divisions */
125 <        if (ambacc <= FTINY &&
126 <                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
127 <                wt = d;                 /* avoid ray termination */
128 <        n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
129 <        i = 1 + 5*(ambacc > FTINY);     /* minimum number of samples */
130 <        if (n < i)
131 <                n = i;
132 <                                        /* allocate sampling array */
133 <        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) + sizeof(AMBSAMP)*(n*n - 1));
134 <        if (hp == NULL)
135 <                return(NULL);
136 <        hp->rp = r;
137 <        hp->ns = n;
138 <                                        /* assign coefficient */
139 <        copycolor(hp->acoef, ac);
140 <        d = 1.0/(n*n);
141 <        scalecolor(hp->acoef, d);
142 <                                        /* make tangent plane axes */
143 <        hp->uy[0] = 0.5 - frandom();
144 <        hp->uy[1] = 0.5 - frandom();
145 <        hp->uy[2] = 0.5 - frandom();
146 <        for (i = 3; i--; )
147 <                if ((-0.6 < r->ron[i]) & (r->ron[i] < 0.6))
121 >        static float    excharr[XLOTSIZ][2];
122 >        static short    gterm[COTHER+1];
123 >        double          srep[2];
124 >        int             sclass, rclass;
125 >        int             x;
126 >                                        /* reset on corner overload */
127 >        if (gterm[COTHER-1] >= (CMAXTARGET+XLOTSIZ)/2)
128 >                memset(gterm, 0, sizeof(gterm));
129 >                                        /* (re-)initialize? */
130 >        while (gterm[COTHER] < XLOTSIZ) {
131 >                excharr[gterm[COTHER]][0] = frandom();
132 >                excharr[gterm[COTHER]][1] = frandom();
133 >                ++gterm[COTHER];
134 >        }                               /* get trade-in candidate... */
135 >        sclass = psample_class(ss);     /* submitted corner or not? */
136 >        switch (sclass) {
137 >        case COTHER:                    /* trade mid-edge with corner/any */
138 >                x = irandom( gterm[COTHER-1] > CMAXTARGET
139 >                                ? gterm[COTHER-1] : XLOTSIZ );
140 >                break;
141 >        case CFIRST:                    /* kick out of first corner */
142 >                x = gterm[CFIRST] + irandom(XLOTSIZ - gterm[CFIRST]);
143 >                break;
144 >        default:                        /* kick out of 2nd-4th corner */
145 >                x = irandom(XLOTSIZ - (gterm[sclass] - gterm[sclass-1]));
146 >                x += (x >= gterm[sclass-1])*(gterm[sclass] - gterm[sclass-1]);
147 >                break;
148 >        }
149 >        srep[0] = excharr[x][0];        /* save selected trade output */
150 >        srep[1] = excharr[x][1];
151 >                                        /* adjust our lot groups */
152 >        for (rclass = CFIRST; rclass < COTHER; rclass++)
153 >                if (x < gterm[rclass])
154                          break;
155 <        if (i < 0)
156 <                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
157 <        hp->uy[i] = 1.0;
158 <        VCROSS(hp->ux, hp->uy, r->ron);
159 <        normalize(hp->ux);
160 <        VCROSS(hp->uy, r->ron, hp->ux);
161 <                                        /* we're ready to sample */
162 <        return(hp);
155 >        if (sclass < rclass) {          /* submitted group before replacement? */
156 >                CXCOPY(x, gterm[rclass-1]);
157 >                while (--rclass > sclass) {
158 >                        CXCOPY(gterm[rclass], gterm[rclass-1]);
159 >                        ++gterm[rclass];
160 >                }
161 >                x = gterm[sclass]++;
162 >        } else if (sclass > rclass) {   /* submitted group after replacement? */
163 >                --gterm[rclass];
164 >                CXCOPY(x, gterm[rclass]);
165 >                while (++rclass < sclass) {
166 >                        --gterm[rclass];
167 >                        CXCOPY(gterm[rclass-1], gterm[rclass]);
168 >                }
169 >                x = gterm[sclass-1];
170 >        }
171 >        excharr[x][0] = ss[0];          /* complete the transaction */
172 >        excharr[x][1] = ss[1];
173 >        ss[0] = srep[0];
174 >        ss[1] = srep[1];
175   }
176  
177 + #undef CXCOPY
178 + #undef XLOTSIZ
179 + #undef COTHER
180 + #undef CFIRST
181  
182 < /* Sample ambient division and apply weighting coefficient */
182 >
183   static int
184 < getambsamp(RAY *arp, AMBHEMI *hp, int i, int j, int n)
184 > ambsample(                              /* initial ambient division sample */
185 >        AMBHEMI *hp,
186 >        int     i,
187 >        int     j,
188 >        int     n
189 > )
190   {
191 +        AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
192 +        RAY     ar;
193          int     hlist[3], ii;
194 <        double  spt[2], zd;
194 >        double  ss[2];
195 >        RREAL   spt[2];
196 >        double  zd;
197 >                                        /* generate hemispherical sample */
198                                          /* ambient coefficient for weight */
199          if (ambacc > FTINY)
200 <                setcolor(arp->rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
200 >                setscolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
201          else
202 <                copycolor(arp->rcoef, hp->acoef);
203 <        if (rayorigin(arp, AMBIENT, hp->rp, arp->rcoef) < 0)
202 >                copyscolor(ar.rcoef, hp->acoef);
203 >        if (rayorigin(&ar, hp->atyp, hp->rp, ar.rcoef) < 0)
204                  return(0);
205          if (ambacc > FTINY) {
206 <                multcolor(arp->rcoef, hp->acoef);
207 <                scalecolor(arp->rcoef, 1./AVGREFL);
206 >                smultscolor(ar.rcoef, hp->acoef);
207 >                scalescolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
208          }
209          hlist[0] = hp->rp->rno;
210 <        hlist[1] = j;
211 <        hlist[2] = i;
212 <        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+n));
213 <        if (!n) {                       /* avoid border samples for n==0 */
214 <                if ((spt[0] < 0.1) | (spt[0] >= 0.9))
182 <                        spt[0] = 0.1 + 0.8*frandom();
183 <                if ((spt[1] < 0.1) | (spt[1] >= 0.9))
184 <                        spt[1] = 0.1 + 0.8*frandom();
185 <        }
186 <        SDsquare2disk(spt, (j+spt[1])/hp->ns, (i+spt[0])/hp->ns);
210 >        hlist[1] = AI(hp,i,j);
211 >        hlist[2] = samplendx;
212 >        multisamp(ss, 2, urand(ilhash(hlist,3)+n));
213 > patch_redo:
214 >        square2disk(spt, (j+ss[1])/hp->ns, (i+ss[0])/hp->ns);
215          zd = sqrt(1. - spt[0]*spt[0] - spt[1]*spt[1]);
216          for (ii = 3; ii--; )
217 <                arp->rdir[ii] = spt[0]*hp->ux[ii] +
217 >                ar.rdir[ii] =   spt[0]*hp->ux[ii] +
218                                  spt[1]*hp->uy[ii] +
219 <                                zd*hp->rp->ron[ii];
220 <        checknorm(arp->rdir);
221 <        dimlist[ndims++] = ambndx(hp,i,j) + 90171;
222 <        rayvalue(arp);                  /* evaluate ray */
223 <        ndims--;                        /* apply coefficient */
224 <        multcolor(arp->rcol, arp->rcoef);
219 >                                zd*hp->onrm[ii];
220 >        checknorm(ar.rdir);
221 >                                        /* avoid coincident samples */
222 >        if (!n & (hp->ns >= 4) && ambcollision(hp, i, j, ar.rdir)) {
223 >                trade_patchsamp(ss);
224 >                goto patch_redo;
225 >        }
226 >        dimlist[ndims++] = AI(hp,i,j) + 90171;
227 >        rayvalue(&ar);                  /* evaluate ray */
228 >        ndims--;
229 >        zd = raydistance(&ar);
230 >        if (zd <= FTINY)
231 >                return(0);              /* should never happen */
232 >        smultscolor(ar.rcol, ar.rcoef); /* apply coefficient */
233 >        if (zd*ap->d < 1.0)             /* new/closer distance? */
234 >                ap->d = 1.0/zd;
235 >        if (!n) {                       /* record first vertex & value */
236 >                if (zd > 10.0*thescene.cusize + 1000.)
237 >                        zd = 10.0*thescene.cusize + 1000.;
238 >                VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, zd);
239 >                copyscolor(ap->v, ar.rcol);
240 >        } else {                        /* else update recorded value */
241 >                sopscolor(hp->acol, -=, ap->v);
242 >                zd = 1.0/(double)(n+1);
243 >                scalescolor(ar.rcol, zd);
244 >                zd *= (double)n;
245 >                scalescolor(ap->v, zd);
246 >                saddscolor(ap->v, ar.rcol);
247 >        }
248 >        saddscolor(hp->acol, ap->v);    /* add to our sum */
249          return(1);
250   }
251  
252  
253 < static AMBSAMP *
202 < ambsample(                              /* initial ambient division sample */
203 <        AMBHEMI *hp,
204 <        int     i,
205 <        int     j
206 < )
207 < {
208 <        AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
209 <        RAY     ar;
210 <                                        /* generate hemispherical sample */
211 <        if (!getambsamp(&ar, hp, i, j, 0) || ar.rt <= FTINY) {
212 <                memset(ap, 0, sizeof(AMBSAMP));
213 <                return(NULL);
214 <        }
215 <        ap->d = 1.0/ar.rt;              /* limit vertex distance */
216 <        if (ar.rt > 10.0*thescene.cusize)
217 <                ar.rt = 10.0*thescene.cusize;
218 <        VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, ar.rt);
219 <        copycolor(ap->v, ar.rcol);
220 <        return(ap);
221 < }
222 <
223 <
224 < /* Estimate errors based on ambient division differences */
253 > /* Estimate variance based on ambient division differences */
254   static float *
255   getambdiffs(AMBHEMI *hp)
256   {
257 <        float   *earr = (float *)calloc(hp->ns*hp->ns, sizeof(float));
257 >        const double    normf = 1./(pbright(hp->acoef) + FTINY);
258 >        float   *earr = (float *)calloc(2*hp->ns*hp->ns, sizeof(float));
259          float   *ep;
260          AMBSAMP *ap;
261 <        double  b, d2;
261 >        double  b, b1, d2;
262          int     i, j;
263  
264          if (earr == NULL)               /* out of memory? */
265                  return(NULL);
266 <                                        /* compute squared neighbor diffs */
267 <        for (ap = hp->sa, ep = earr, i = 0; i < hp->ns; i++)
266 >                                        /* sum squared neighbor diffs */
267 >        ap = hp->sa;
268 >        ep = earr + hp->ns*hp->ns;      /* original estimates to scratch */
269 >        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
270              for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++, ep++) {
271 <                b = bright(ap[0].v);
271 >                b = pbright(ap[0].v);
272                  if (i) {                /* from above */
273 <                        d2 = b - bright(ap[-hp->ns].v);
274 <                        d2 *= d2;
273 >                        b1 = pbright(ap[-hp->ns].v);
274 >                        d2 = b - b1;
275 >                        d2 *= d2*normf/(b + b1 + FTINY);
276                          ep[0] += d2;
277                          ep[-hp->ns] += d2;
278                  }
279 <                if (j) {                /* from behind */
280 <                        d2 = b - bright(ap[-1].v);
281 <                        d2 *= d2;
282 <                        ep[0] += d2;
283 <                        ep[-1] += d2;
284 <                }
279 >                if (!j) continue;
280 >                                        /* from behind */
281 >                b1 = pbright(ap[-1].v);
282 >                d2 = b - b1;
283 >                d2 *= d2*normf/(b + b1 + FTINY);
284 >                ep[0] += d2;
285 >                ep[-1] += d2;
286 >                if (!i) continue;
287 >                                        /* diagonal */
288 >                b1 = pbright(ap[-hp->ns-1].v);
289 >                d2 = b - b1;
290 >                d2 *= d2*normf/(b + b1 + FTINY);
291 >                ep[0] += d2;
292 >                ep[-hp->ns-1] += d2;
293              }
294                                          /* correct for number of neighbors */
295 <        earr[0] *= 2.f;
296 <        earr[hp->ns-1] *= 2.f;
297 <        earr[(hp->ns-1)*hp->ns] *= 2.f;
298 <        earr[(hp->ns-1)*hp->ns + hp->ns-1] *= 2.f;
295 >        ep = earr + hp->ns*hp->ns;
296 >        ep[0] *= 6./3.;
297 >        ep[hp->ns-1] *= 6./3.;
298 >        ep[(hp->ns-1)*hp->ns] *= 6./3.;
299 >        ep[(hp->ns-1)*hp->ns + hp->ns-1] *= 6./3.;
300          for (i = 1; i < hp->ns-1; i++) {
301 <                earr[i*hp->ns] *= 4./3.;
302 <                earr[i*hp->ns + hp->ns-1] *= 4./3.;
301 >                ep[i*hp->ns] *= 6./5.;
302 >                ep[i*hp->ns + hp->ns-1] *= 6./5.;
303          }
304          for (j = 1; j < hp->ns-1; j++) {
305 <                earr[j] *= 4./3.;
306 <                earr[(hp->ns-1)*hp->ns + j] *= 4./3.;
305 >                ep[j] *= 6./5.;
306 >                ep[(hp->ns-1)*hp->ns + j] *= 6./5.;
307          }
308 +                                        /* blur final map to reduce bias */
309 +        for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
310 +            float  *ep2;
311 +            ep = earr + i*hp->ns;
312 +            ep2 = ep + hp->ns*hp->ns;
313 +            for (j = 0; j < hp->ns-1; j++, ep++, ep2++) {
314 +                ep[0] += .5*ep2[0] + .125*(ep2[1] + ep2[hp->ns]);
315 +                ep[1] += .125*ep2[0];
316 +                ep[hp->ns] += .125*ep2[0];
317 +            }
318 +        }
319          return(earr);
320   }
321  
322  
323   /* Perform super-sampling on hemisphere (introduces bias) */
324   static void
325 < ambsupersamp(double acol[3], AMBHEMI *hp, int cnt)
325 > ambsupersamp(AMBHEMI *hp, int cnt)
326   {
327          float   *earr = getambdiffs(hp);
328 <        double  e2sum = 0.0;
276 <        AMBSAMP *ap;
277 <        RAY     ar;
278 <        double  asum[3];
328 >        double  e2rem = 0;
329          float   *ep;
330 <        int     i, j, n;
330 >        int     i, j, n, nss;
331  
332          if (earr == NULL)               /* just skip calc. if no memory */
333                  return;
334 <                                        /* add up estimated variances */
335 <        for (ep = earr + hp->ns*hp->ns; ep-- > earr; )
336 <                e2sum += *ep;
334 >                                        /* accumulate estimated variances */
335 >        for (ep = earr + hp->ns*hp->ns; ep > earr; )
336 >                e2rem += *--ep;
337          ep = earr;                      /* perform super-sampling */
338 <        for (ap = hp->sa, i = 0; i < hp->ns; i++)
339 <            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++) {
340 <                int     nss = *ep/e2sum*cnt + frandom();
341 <                asum[0] = asum[1] = asum[2] = 0.0;
342 <                for (n = 1; n <= nss; n++) {
343 <                        if (!getambsamp(&ar, hp, i, j, n)) {
344 <                                nss = n-1;
345 <                                break;
296 <                        }
297 <                        addcolor(asum, ar.rcol);
298 <                }
299 <                if (nss) {              /* update returned ambient value */
300 <                        const double    ssf = 1./(nss + 1);
301 <                        for (n = 3; n--; )
302 <                                acol[n] += ssf*asum[n] +
303 <                                                (ssf - 1.)*colval(ap->v,n);
304 <                }
305 <                e2sum -= *ep++;         /* update remainders */
306 <                cnt -= nss;
338 >        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
339 >            for (j = 0; j < hp->ns; j++) {
340 >                if (e2rem <= FTINY)
341 >                        goto done;      /* nothing left to do */
342 >                nss = *ep/e2rem*cnt + frandom();
343 >                for (n = 1; n <= nss && ambsample(hp,i,j,n); n++)
344 >                        if (!--cnt) goto done;
345 >                e2rem -= *ep++;         /* update remainder */
346          }
347 + done:
348          free(earr);
349   }
350  
351  
352 < /* Compute vertex flags, indicating farthest in each direction */
353 < static uby8 *
354 < vertex_flags(AMBHEMI *hp)
352 > static AMBHEMI *
353 > samp_hemi(                              /* sample indirect hemisphere */
354 >        SCOLOR  rcol,
355 >        RAY     *r,
356 >        double  wt
357 > )
358   {
359 <        uby8    *vflags = (uby8 *)calloc(hp->ns*hp->ns, sizeof(uby8));
360 <        uby8    *vf;
361 <        AMBSAMP *ap;
362 <        int     i, j;
359 >        int     backside = (wt < 0);
360 >        AMBHEMI *hp;
361 >        double  d;
362 >        int     n, i, j;
363 >                                        /* insignificance check */
364 >        d = sintens(rcol);
365 >        if (d <= FTINY)
366 >                return(NULL);
367 >                                        /* set number of divisions */
368 >        if (backside) wt = -wt;
369 >        if (ambacc <= FTINY &&
370 >                        wt > (d *= 0.8*r->rweight/(ambdiv*minweight + 1e-20)))
371 >                wt = d;                 /* avoid ray termination */
372 >        n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
373 >        i = 1 + (MINADIV-1)*(ambacc > FTINY);
374 >        if (n < i)                      /* use minimum number of samples? */
375 >                n = i;
376 >                                        /* allocate sampling array */
377 >        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) + sizeof(AMBSAMP)*(n*n - 1));
378 >        if (hp == NULL)
379 >                error(SYSTEM, "out of memory in samp_hemi");
380  
381 <        if (vflags == NULL)
382 <                error(SYSTEM, "out of memory in vertex_flags()");
383 <        vf = vflags;
384 <        ap = hp->sa;            /* compute farthest along first row */
385 <        for (j = 0; j < hp->ns-1; j++, vf++, ap++)
386 <                if (ap[0].d <= ap[1].d)
387 <                        vf[0] |= 1<<VDB_X;
388 <                else
329 <                        vf[1] |= 1<<VDB_x;
330 <        ++vf; ++ap;
331 <                                /* flag subsequent rows */
332 <        for (i = 1; i < hp->ns; i++) {
333 <            for (j = 0; j < hp->ns-1; j++, vf++, ap++) {
334 <                if (ap[0].d <= ap[-hp->ns].d)   /* row before */
335 <                        vf[0] |= 1<<VDB_y;
336 <                else
337 <                        vf[-hp->ns] |= 1<<VDB_Y;
338 <                if (ap[0].d <= ap[1-hp->ns].d)  /* diagonal we care about */
339 <                        vf[0] |= 1<<VDB_Xy;
340 <                else
341 <                        vf[1-hp->ns] |= 1<<VDB_xY;
342 <                if (ap[0].d <= ap[1].d)         /* column after */
343 <                        vf[0] |= 1<<VDB_X;
344 <                else
345 <                        vf[1] |= 1<<VDB_x;
346 <            }
347 <            if (ap[0].d <= ap[-hp->ns].d)       /* final column edge */
348 <                vf[0] |= 1<<VDB_y;
349 <            else
350 <                vf[-hp->ns] |= 1<<VDB_Y;
351 <            ++vf; ++ap;
381 >        if (backside) {
382 >                hp->atyp = TAMBIENT;
383 >                hp->onrm[0] = -r->ron[0];
384 >                hp->onrm[1] = -r->ron[1];
385 >                hp->onrm[2] = -r->ron[2];
386 >        } else {
387 >                hp->atyp = RAMBIENT;
388 >                VCOPY(hp->onrm, r->ron);
389          }
390 <        return(vflags);
390 >        hp->rp = r;
391 >        hp->ns = n;
392 >        scolorblack(hp->acol);
393 >        memset(hp->sa, 0, sizeof(AMBSAMP)*n*n);
394 >        hp->sampOK = 0;
395 >                                        /* assign coefficient */
396 >        copyscolor(hp->acoef, rcol);
397 >        d = 1.0/(n*n);
398 >        scalescolor(hp->acoef, d);
399 >                                        /* make tangent plane axes */
400 >        if (!getperpendicular(hp->ux, hp->onrm, 1))
401 >                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in samp_hemi");
402 >        VCROSS(hp->uy, hp->onrm, hp->ux);
403 >                                        /* sample divisions */
404 >        for (i = hp->ns; i--; )
405 >            for (j = hp->ns; j--; )
406 >                hp->sampOK += ambsample(hp, i, j, 0);
407 >        copyscolor(rcol, hp->acol);
408 >        if (!hp->sampOK) {              /* utter failure? */
409 >                free(hp);
410 >                return(NULL);
411 >        }
412 >        if (hp->sampOK < hp->ns*hp->ns) {
413 >                hp->sampOK *= -1;       /* soft failure */
414 >                return(hp);
415 >        }
416 >        if (hp->sampOK <= MINADIV*MINADIV)
417 >                return(hp);             /* don't bother super-sampling */
418 >        n = ambssamp*wt + 0.5;
419 >        if (n >= 4*hp->ns) {            /* perform super-sampling? */
420 >                ambsupersamp(hp, n);
421 >                copyscolor(rcol, hp->acol);
422 >        }
423 >        return(hp);                     /* all is well */
424   }
425  
426  
427   /* Return brightness of farthest ambient sample */
428   static double
429 < back_ambval(AMBHEMI *hp, int i, int j, int dbit1, int dbit2, const uby8 *vflags)
429 > back_ambval(AMBHEMI *hp, const int n1, const int n2, const int n3)
430   {
431 <        const int       v0 = ambndx(hp,i,j);
432 <        const int       tflags = (1<<dbit1 | 1<<dbit2);
433 <        int             v1, v2;
434 <
435 <        if ((vflags[v0] & tflags) == tflags)    /* is v0 the farthest? */
436 <                return(colval(hp->sa[v0].v,CIEY));
437 <        v1 = adjacent_verti(hp, i, j, dbit1);
438 <        if (vflags[v0] & 1<<dbit2)              /* v1 farthest if v0>v2 */
369 <                return(colval(hp->sa[v1].v,CIEY));
370 <        v2 = adjacent_verti(hp, i, j, dbit2);
371 <        if (vflags[v0] & 1<<dbit1)              /* v2 farthest if v0>v1 */
372 <                return(colval(hp->sa[v2].v,CIEY));
373 <                                                /* else check if v1>v2 */
374 <        if (vflags[v1] & 1<<vdb_edge(dbit1,dbit2))
375 <                return(colval(hp->sa[v1].v,CIEY));
376 <        return(colval(hp->sa[v2].v,CIEY));
431 >        if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n2].d) {
432 >                if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n3].d)
433 >                        return(hp->sa[n1].v[0]);
434 >                return(hp->sa[n3].v[0]);
435 >        }
436 >        if (hp->sa[n2].d <= hp->sa[n3].d)
437 >                return(hp->sa[n2].v[0]);
438 >        return(hp->sa[n3].v[0]);
439   }
440  
441  
442   /* Compute vectors and coefficients for Hessian/gradient calcs */
443   static void
444 < comp_fftri(FFTRI *ftp, AMBHEMI *hp, int i, int j, int dbit, const uby8 *vflags)
444 > comp_fftri(FFTRI *ftp, AMBHEMI *hp, const int n0, const int n1)
445   {
446 <        const int       i0 = ambndx(hp,i,j);
447 <        double          rdot_cp, dot_e, dot_er, rdot_r, rdot_r1, J2;
386 <        int             i1, ii;
446 >        double  rdot_cp, dot_e, dot_er, rdot_r, rdot_r1, J2;
447 >        int     ii;
448  
449 <        ftp->valid = 0;                 /* check if we can skip this edge */
450 <        ii = adjacent_trifl[dbit];
451 <        if ((vflags[i0] & ii) == ii)    /* cancels if vertex used as value */
391 <                return;
392 <        i1 = adjacent_verti(hp, i, j, dbit);
393 <        ii = adjacent_trifl[VDB_OPP(dbit)];
394 <        if ((vflags[i1] & ii) == ii)    /* on either end (for both triangles) */
395 <                return;
396 <                                        /* else go ahead with calculation */
397 <        VSUB(ftp->r_i, hp->sa[i0].p, hp->rp->rop);
398 <        VSUB(ftp->r_i1, hp->sa[i1].p, hp->rp->rop);
399 <        VSUB(ftp->e_i, hp->sa[i1].p, hp->sa[i0].p);
449 >        VSUB(ftp->r_i, hp->sa[n0].p, hp->rp->rop);
450 >        VSUB(ftp->r_i1, hp->sa[n1].p, hp->rp->rop);
451 >        VSUB(ftp->e_i, hp->sa[n1].p, hp->sa[n0].p);
452          VCROSS(ftp->rcp, ftp->r_i, ftp->r_i1);
453          rdot_cp = 1.0/DOT(ftp->rcp,ftp->rcp);
454          dot_e = DOT(ftp->e_i,ftp->e_i);
# Line 410 | Line 462 | comp_fftri(FFTRI *ftp, AMBHEMI *hp, int i, int j, int
462          J2 =  ( 0.5*(rdot_r - rdot_r1) - dot_er*ftp->I2 ) / dot_e;
463          for (ii = 3; ii--; )
464                  ftp->rI2_eJ2[ii] = ftp->I2*ftp->r_i[ii] + J2*ftp->e_i[ii];
413 –        ftp->valid++;
465   }
466  
467  
# Line 436 | Line 487 | comp_hessian(FVECT hess[3], FFTRI *ftp, FVECT nrm)
487          double  d1, d2, d3, d4;
488          double  I3, J3, K3;
489          int     i, j;
439 –
440 –        if (!ftp->valid) {              /* preemptive test */
441 –                memset(hess, 0, sizeof(FVECT)*3);
442 –                return;
443 –        }
490                                          /* compute intermediate coefficients */
491          d1 = 1.0/DOT(ftp->r_i,ftp->r_i);
492          d2 = 1.0/DOT(ftp->r_i1,ftp->r_i1);
# Line 504 | Line 550 | comp_gradient(FVECT grad, FFTRI *ftp, FVECT nrm)
550          double  f1;
551          int     i;
552  
507 –        if (!ftp->valid) {              /* preemptive test */
508 –                memset(grad, 0, sizeof(FVECT));
509 –                return;
510 –        }
553          f1 = 2.0*DOT(nrm, ftp->rcp);
554          VCROSS(ncp, nrm, ftp->e_i);
555          for (i = 3; i--; )
# Line 597 | Line 639 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
639          static char     memerrmsg[] = "out of memory in ambHessian()";
640          FVECT           (*hessrow)[3] = NULL;
641          FVECT           *gradrow = NULL;
600 –        uby8            *vflags;
642          FVECT           hessian[3];
643          FVECT           gradient;
644          FFTRI           fftr;
# Line 619 | Line 660 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
660                          error(SYSTEM, memerrmsg);
661                  memset(gradient, 0, sizeof(gradient));
662          }
622 –                                        /* get vertex position flags */
623 –        vflags = vertex_flags(hp);
663                                          /* compute first row of edges */
664          for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
665 <                comp_fftri(&fftr, hp, 0, j, VDB_X, vflags);
665 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,0,j), AI(hp,0,j+1));
666                  if (hessrow != NULL)
667 <                        comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
667 >                        comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->onrm);
668                  if (gradrow != NULL)
669 <                        comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
669 >                        comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->onrm);
670          }
671                                          /* sum each row of triangles */
672          for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
673              FVECT       hesscol[3];     /* compute first vertical edge */
674              FVECT       gradcol;
675 <            comp_fftri(&fftr, hp, i, 0, VDB_Y, vflags);
675 >            comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,0), AI(hp,i+1,0));
676              if (hessrow != NULL)
677 <                comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
677 >                comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->onrm);
678              if (gradrow != NULL)
679 <                comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
679 >                comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->onrm);
680              for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
681                  FVECT   hessdia[3];     /* compute triangle contributions */
682                  FVECT   graddia;
683                  double  backg;
684 <                backg = back_ambval(hp, i, j, VDB_X, VDB_Y, vflags);
684 >                backg = back_ambval(hp, AI(hp,i,j),
685 >                                        AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j));
686                                          /* diagonal (inner) edge */
687 <                comp_fftri(&fftr, hp, i, j+1, VDB_xY, vflags);
687 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j));
688                  if (hessrow != NULL) {
689 <                    comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->rp->ron);
689 >                    comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->onrm);
690                      rev_hessian(hesscol);
691                      add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
692                  }
693                  if (gradrow != NULL) {
694 <                    comp_gradient(graddia, &fftr, hp->rp->ron);
694 >                    comp_gradient(graddia, &fftr, hp->onrm);
695                      rev_gradient(gradcol);
696                      add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
697                  }
698                                          /* initialize edge in next row */
699 <                comp_fftri(&fftr, hp, i+1, j+1, VDB_x, vflags);
699 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i+1,j+1), AI(hp,i+1,j));
700                  if (hessrow != NULL)
701 <                    comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
701 >                    comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->onrm);
702                  if (gradrow != NULL)
703 <                    comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
703 >                    comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->onrm);
704                                          /* new column edge & paired triangle */
705 <                backg = back_ambval(hp, i+1, j+1, VDB_x, VDB_y, vflags);
706 <                comp_fftri(&fftr, hp, i, j+1, VDB_Y, vflags);
705 >                backg = back_ambval(hp, AI(hp,i+1,j+1),
706 >                                        AI(hp,i+1,j), AI(hp,i,j+1));
707 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j+1));
708                  if (hessrow != NULL) {
709 <                    comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
709 >                    comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->onrm);
710                      rev_hessian(hessdia);
711                      add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
712                      if (i < hp->ns-2)
713                          rev_hessian(hessrow[j]);
714                  }
715                  if (gradrow != NULL) {
716 <                    comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
716 >                    comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->onrm);
717                      rev_gradient(graddia);
718                      add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
719                      if (i < hp->ns-2)
# Line 683 | Line 724 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
724                                          /* release row buffers */
725          if (hessrow != NULL) free(hessrow);
726          if (gradrow != NULL) free(gradrow);
686 –        free(vflags);
727          
728          if (ra != NULL)                 /* extract eigenvectors & radii */
729                  eigenvectors(uv, ra, hessian);
# Line 709 | Line 749 | ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
749                                          /* use vector for azimuth + 90deg */
750                  VSUB(vd, ap->p, hp->rp->rop);
751                                          /* brightness over cosine factor */
752 <                gfact = colval(ap->v,CIEY) / DOT(hp->rp->ron, vd);
752 >                gfact = ap->v[0] / DOT(hp->onrm, vd);
753                                          /* sine = proj_radius/vd_length */
754                  dgsum[0] -= DOT(uv[1], vd) * gfact;
755                  dgsum[1] += DOT(uv[0], vd) * gfact;
# Line 724 | Line 764 | static uint32
764   ambcorral(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], const double r0, const double r1)
765   {
766          const double    max_d = 1.0/(minarad*ambacc + 0.001);
767 <        const double    ang_res = 0.5*PI/(hp->ns-1);
768 <        const double    ang_step = ang_res/((int)(16/PI*ang_res) + (1+FTINY));
767 >        const double    ang_res = 0.5*PI/hp->ns;
768 >        const double    ang_step = ang_res/((int)(16/PI*ang_res) + 1.01);
769          double          avg_d = 0;
770          uint32          flgs = 0;
771 +        FVECT           vec;
772 +        double          u, v;
773 +        double          ang, a1;
774          int             i, j;
775                                          /* don't bother for a few samples */
776 <        if (hp->ns < 12)
776 >        if (hp->ns < 8)
777                  return(0);
778                                          /* check distances overhead */
779          for (i = hp->ns*3/4; i-- > hp->ns>>2; )
# Line 745 | Line 788 | ambcorral(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], const double r0, c
788          for (i = 0; i < hp->ns; i++)
789              for (j = 0; j < hp->ns; j += !i|(i==hp->ns-1) ? 1 : hp->ns-1) {
790                  AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
748 –                FVECT   vec;
749 –                double  u, v;
750 –                double  ang, a1;
751 –                int     abp;
791                  if ((ap->d <= FTINY) | (ap->d >= max_d))
792                          continue;       /* too far or too near */
793                  VSUB(vec, ap->p, hp->rp->rop);
794 <                u = DOT(vec, uv[0]) * ap->d;
795 <                v = DOT(vec, uv[1]) * ap->d;
796 <                if ((r0*r0*u*u + r1*r1*v*v) * ap->d*ap->d <= 1.0)
794 >                u = DOT(vec, uv[0]);
795 >                v = DOT(vec, uv[1]);
796 >                if ((r0*r0*u*u + r1*r1*v*v) * ap->d*ap->d <= u*u + v*v)
797                          continue;       /* occluder outside ellipse */
798                  ang = atan2a(v, u);     /* else set direction flags */
799 <                for (a1 = ang-.5*ang_res; a1 <= ang+.5*ang_res; a1 += ang_step)
799 >                for (a1 = ang-ang_res; a1 <= ang+ang_res; a1 += ang_step)
800                          flgs |= 1L<<(int)(16/PI*(a1 + 2.*PI*(a1 < 0)));
801              }
802          return(flgs);
# Line 766 | Line 805 | ambcorral(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], const double r0, c
805  
806   int
807   doambient(                              /* compute ambient component */
808 <        COLOR   rcol,                   /* input/output color */
808 >        SCOLOR  rcol,                   /* input/output color */
809          RAY     *r,
810 <        double  wt,
810 >        double  wt,                     /* negative for back side */
811          FVECT   uv[2],                  /* returned (optional) */
812          float   ra[2],                  /* returned (optional) */
813          float   pg[2],                  /* returned (optional) */
# Line 776 | Line 815 | doambient(                             /* compute ambient component */
815          uint32  *crlp                   /* returned (optional) */
816   )
817   {
818 <        AMBHEMI *hp = inithemi(rcol, r, wt);
780 <        int     cnt;
818 >        AMBHEMI *hp = samp_hemi(rcol, r, wt);
819          FVECT   my_uv[2];
820 <        double  d, K, acol[3];
820 >        double  d, K;
821          AMBSAMP *ap;
822 <        int     i, j;
823 <                                        /* check/initialize */
786 <        if (hp == NULL)
787 <                return(0);
822 >        int     i;
823 >                                        /* clear return values */
824          if (uv != NULL)
825                  memset(uv, 0, sizeof(FVECT)*2);
826          if (ra != NULL)
# Line 795 | Line 831 | doambient(                             /* compute ambient component */
831                  dg[0] = dg[1] = 0.0;
832          if (crlp != NULL)
833                  *crlp = 0;
834 <                                        /* sample the hemisphere */
835 <        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
836 <        cnt = 0;
837 <        for (i = hp->ns; i--; )
838 <                for (j = hp->ns; j--; )
839 <                        if ((ap = ambsample(hp, i, j)) != NULL) {
840 <                                addcolor(acol, ap->v);
805 <                                ++cnt;
806 <                        }
807 <        if (!cnt) {
808 <                setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
809 <                free(hp);
810 <                return(0);              /* no valid samples */
834 >        if (hp == NULL)                 /* sampling falure? */
835 >                return(0);
836 >
837 >        if ((ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL) ||
838 >                        (hp->sampOK < 0) | (hp->ns < MINADIV)) {
839 >                free(hp);               /* Hessian not requested/possible */
840 >                return(-1);             /* value-only return value */
841          }
842 <        if (cnt < hp->ns*hp->ns) {      /* incomplete sampling? */
843 <                copycolor(rcol, acol);
814 <                free(hp);
815 <                return(-1);             /* return value w/o Hessian */
816 <        }
817 <        cnt = ambssamp*wt + 0.5;        /* perform super-sampling? */
818 <        if (cnt > 8)
819 <                ambsupersamp(acol, hp, cnt);
820 <        copycolor(rcol, acol);          /* final indirect irradiance/PI */
821 <        if ((ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL)) {
822 <                free(hp);
823 <                return(-1);             /* no radius or gradient calc. */
824 <        }
825 <        if ((d = bright(acol)) > FTINY) {       /* normalize Y values */
826 <                d = 0.99*(hp->ns*hp->ns)/d;
842 >        if ((d = scolor_mean(rcol)) > FTINY) {
843 >                d = 0.99*(hp->ns*hp->ns)/d;     /* normalize avg. values */
844                  K = 0.01;
845          } else {                        /* or fall back on geometric Hessian */
846                  K = 1.0;
# Line 831 | Line 848 | doambient(                             /* compute ambient component */
848                  dg = NULL;
849                  crlp = NULL;
850          }
851 <        ap = hp->sa;                    /* relative Y channel from here on... */
851 >        ap = hp->sa;                    /* single channel from here on... */
852          for (i = hp->ns*hp->ns; i--; ap++)
853 <                colval(ap->v,CIEY) = bright(ap->v)*d + K;
853 >                ap->v[0] = scolor_mean(ap->v)*d + K;
854  
855          if (uv == NULL)                 /* make sure we have axis pointers */
856                  uv = my_uv;
# Line 857 | Line 874 | doambient(                             /* compute ambient component */
874                          if (ra[1] < minarad)
875                                  ra[1] = minarad;
876                  }
877 <                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(sqrt(wt));
877 >                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(fabs(wt));
878                  if ((ra[1] *= d) > 2.0*ra[0])
879                          ra[1] = 2.0*ra[0];
880                  if (ra[1] > maxarad) {
# Line 866 | Line 883 | doambient(                             /* compute ambient component */
883                                  ra[0] = maxarad;
884                  }
885                                          /* flag encroached directions */
886 <                if ((wt >= 0.5-FTINY) & (crlp != NULL))
886 >                if (crlp != NULL)       /* XXX doesn't update with changes to ambacc */
887                          *crlp = ambcorral(hp, uv, ra[0]*ambacc, ra[1]*ambacc);
888                  if (pg != NULL) {       /* cap gradient if necessary */
889                          d = pg[0]*pg[0]*ra[0]*ra[0] + pg[1]*pg[1]*ra[1]*ra[1];
# Line 880 | Line 897 | doambient(                             /* compute ambient component */
897          free(hp);                       /* clean up and return */
898          return(1);
899   }
883 –
884 –
885 – #else /* ! NEWAMB */
886 –
887 –
888 – void
889 – inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
890 –        AMBHEMI  *hp,
891 –        COLOR ac,
892 –        RAY  *r,
893 –        double  wt
894 – )
895 – {
896 –        double  d;
897 –        int  i;
898 –                                        /* set number of divisions */
899 –        if (ambacc <= FTINY &&
900 –                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
901 –                wt = d;                 /* avoid ray termination */
902 –        hp->nt = sqrt(ambdiv * wt / PI) + 0.5;
903 –        i = ambacc > FTINY ? 3 : 1;     /* minimum number of samples */
904 –        if (hp->nt < i)
905 –                hp->nt = i;
906 –        hp->np = PI * hp->nt + 0.5;
907 –                                        /* set number of super-samples */
908 –        hp->ns = ambssamp * wt + 0.5;
909 –                                        /* assign coefficient */
910 –        copycolor(hp->acoef, ac);
911 –        d = 1.0/(hp->nt*hp->np);
912 –        scalecolor(hp->acoef, d);
913 –                                        /* make axes */
914 –        VCOPY(hp->uz, r->ron);
915 –        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
916 –        for (i = 0; i < 3; i++)
917 –                if (hp->uz[i] < 0.6 && hp->uz[i] > -0.6)
918 –                        break;
919 –        if (i >= 3)
920 –                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
921 –        hp->uy[i] = 1.0;
922 –        fcross(hp->ux, hp->uy, hp->uz);
923 –        normalize(hp->ux);
924 –        fcross(hp->uy, hp->uz, hp->ux);
925 – }
926 –
927 –
928 – int
929 – divsample(                              /* sample a division */
930 –        AMBSAMP  *dp,
931 –        AMBHEMI  *h,
932 –        RAY  *r
933 – )
934 – {
935 –        RAY  ar;
936 –        int  hlist[3];
937 –        double  spt[2];
938 –        double  xd, yd, zd;
939 –        double  b2;
940 –        double  phi;
941 –        int  i;
942 –                                        /* ambient coefficient for weight */
943 –        if (ambacc > FTINY)
944 –                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
945 –        else
946 –                copycolor(ar.rcoef, h->acoef);
947 –        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, r, ar.rcoef) < 0)
948 –                return(-1);
949 –        if (ambacc > FTINY) {
950 –                multcolor(ar.rcoef, h->acoef);
951 –                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
952 –        }
953 –        hlist[0] = r->rno;
954 –        hlist[1] = dp->t;
955 –        hlist[2] = dp->p;
956 –        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+dp->n));
957 –        zd = sqrt((dp->t + spt[0])/h->nt);
958 –        phi = 2.0*PI * (dp->p + spt[1])/h->np;
959 –        xd = tcos(phi) * zd;
960 –        yd = tsin(phi) * zd;
961 –        zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
962 –        for (i = 0; i < 3; i++)
963 –                ar.rdir[i] =    xd*h->ux[i] +
964 –                                yd*h->uy[i] +
965 –                                zd*h->uz[i];
966 –        checknorm(ar.rdir);
967 –        dimlist[ndims++] = dp->t*h->np + dp->p + 90171;
968 –        rayvalue(&ar);
969 –        ndims--;
970 –        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
971 –        addcolor(dp->v, ar.rcol);
972 –                                        /* use rt to improve gradient calc */
973 –        if (ar.rt > FTINY && ar.rt < FHUGE)
974 –                dp->r += 1.0/ar.rt;
975 –                                        /* (re)initialize error */
976 –        if (dp->n++) {
977 –                b2 = bright(dp->v)/dp->n - bright(ar.rcol);
978 –                b2 = b2*b2 + dp->k*((dp->n-1)*(dp->n-1));
979 –                dp->k = b2/(dp->n*dp->n);
980 –        } else
981 –                dp->k = 0.0;
982 –        return(0);
983 – }
984 –
985 –
986 – static int
987 – ambcmp(                                 /* decreasing order */
988 –        const void *p1,
989 –        const void *p2
990 – )
991 – {
992 –        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
993 –        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
994 –
995 –        if (d1->k < d2->k)
996 –                return(1);
997 –        if (d1->k > d2->k)
998 –                return(-1);
999 –        return(0);
1000 – }
1001 –
1002 –
1003 – static int
1004 – ambnorm(                                /* standard order */
1005 –        const void *p1,
1006 –        const void *p2
1007 – )
1008 – {
1009 –        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
1010 –        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
1011 –        int     c;
1012 –
1013 –        if ( (c = d1->t - d2->t) )
1014 –                return(c);
1015 –        return(d1->p - d2->p);
1016 – }
1017 –
1018 –
1019 – double
1020 – doambient(                              /* compute ambient component */
1021 –        COLOR  rcol,
1022 –        RAY  *r,
1023 –        double  wt,
1024 –        FVECT  pg,
1025 –        FVECT  dg
1026 – )
1027 – {
1028 –        double  b, d=0;
1029 –        AMBHEMI  hemi;
1030 –        AMBSAMP  *div;
1031 –        AMBSAMP  dnew;
1032 –        double  acol[3];
1033 –        AMBSAMP  *dp;
1034 –        double  arad;
1035 –        int  divcnt;
1036 –        int  i, j;
1037 –                                        /* initialize hemisphere */
1038 –        inithemi(&hemi, rcol, r, wt);
1039 –        divcnt = hemi.nt * hemi.np;
1040 –                                        /* initialize */
1041 –        if (pg != NULL)
1042 –                pg[0] = pg[1] = pg[2] = 0.0;
1043 –        if (dg != NULL)
1044 –                dg[0] = dg[1] = dg[2] = 0.0;
1045 –        setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
1046 –        if (divcnt == 0)
1047 –                return(0.0);
1048 –                                        /* allocate super-samples */
1049 –        if (hemi.ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
1050 –                div = (AMBSAMP *)malloc(divcnt*sizeof(AMBSAMP));
1051 –                if (div == NULL)
1052 –                        error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
1053 –        } else
1054 –                div = NULL;
1055 –                                        /* sample the divisions */
1056 –        arad = 0.0;
1057 –        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
1058 –        if ((dp = div) == NULL)
1059 –                dp = &dnew;
1060 –        divcnt = 0;
1061 –        for (i = 0; i < hemi.nt; i++)
1062 –                for (j = 0; j < hemi.np; j++) {
1063 –                        dp->t = i; dp->p = j;
1064 –                        setcolor(dp->v, 0.0, 0.0, 0.0);
1065 –                        dp->r = 0.0;
1066 –                        dp->n = 0;
1067 –                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0) {
1068 –                                if (div != NULL)
1069 –                                        dp++;
1070 –                                continue;
1071 –                        }
1072 –                        arad += dp->r;
1073 –                        divcnt++;
1074 –                        if (div != NULL)
1075 –                                dp++;
1076 –                        else
1077 –                                addcolor(acol, dp->v);
1078 –                }
1079 –        if (!divcnt) {
1080 –                if (div != NULL)
1081 –                        free((void *)div);
1082 –                return(0.0);            /* no samples taken */
1083 –        }
1084 –        if (divcnt < hemi.nt*hemi.np) {
1085 –                pg = dg = NULL;         /* incomplete sampling */
1086 –                hemi.ns = 0;
1087 –        } else if (arad > FTINY && divcnt/arad < minarad) {
1088 –                hemi.ns = 0;            /* close enough */
1089 –        } else if (hemi.ns > 0) {       /* else perform super-sampling? */
1090 –                comperrs(div, &hemi);                   /* compute errors */
1091 –                qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);    /* sort divs */
1092 –                                                /* super-sample */
1093 –                for (i = hemi.ns; i > 0; i--) {
1094 –                        dnew = *div;
1095 –                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0) {
1096 –                                dp++;
1097 –                                continue;
1098 –                        }
1099 –                        dp = div;               /* reinsert */
1100 –                        j = divcnt < i ? divcnt : i;
1101 –                        while (--j > 0 && dnew.k < dp[1].k) {
1102 –                                *dp = *(dp+1);
1103 –                                dp++;
1104 –                        }
1105 –                        *dp = dnew;
1106 –                }
1107 –                if (pg != NULL || dg != NULL)   /* restore order */
1108 –                        qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
1109 –        }
1110 –                                        /* compute returned values */
1111 –        if (div != NULL) {
1112 –                arad = 0.0;             /* note: divcnt may be < nt*np */
1113 –                for (i = hemi.nt*hemi.np, dp = div; i-- > 0; dp++) {
1114 –                        arad += dp->r;
1115 –                        if (dp->n > 1) {
1116 –                                b = 1.0/dp->n;
1117 –                                scalecolor(dp->v, b);
1118 –                                dp->r *= b;
1119 –                                dp->n = 1;
1120 –                        }
1121 –                        addcolor(acol, dp->v);
1122 –                }
1123 –                b = bright(acol);
1124 –                if (b > FTINY) {
1125 –                        b = 1.0/b;      /* compute & normalize gradient(s) */
1126 –                        if (pg != NULL) {
1127 –                                posgradient(pg, div, &hemi);
1128 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
1129 –                                        pg[i] *= b;
1130 –                        }
1131 –                        if (dg != NULL) {
1132 –                                dirgradient(dg, div, &hemi);
1133 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
1134 –                                        dg[i] *= b;
1135 –                        }
1136 –                }
1137 –                free((void *)div);
1138 –        }
1139 –        copycolor(rcol, acol);
1140 –        if (arad <= FTINY)
1141 –                arad = maxarad;
1142 –        else
1143 –                arad = (divcnt+hemi.ns)/arad;
1144 –        if (pg != NULL) {               /* reduce radius if gradient large */
1145 –                d = DOT(pg,pg);
1146 –                if (d*arad*arad > 1.0)
1147 –                        arad = 1.0/sqrt(d);
1148 –        }
1149 –        if (arad < minarad) {
1150 –                arad = minarad;
1151 –                if (pg != NULL && d*arad*arad > 1.0) {  /* cap gradient */
1152 –                        d = 1.0/arad/sqrt(d);
1153 –                        for (i = 0; i < 3; i++)
1154 –                                pg[i] *= d;
1155 –                }
1156 –        }
1157 –        if ((arad /= sqrt(wt)) > maxarad)
1158 –                arad = maxarad;
1159 –        return(arad);
1160 – }
1161 –
1162 –
1163 – void
1164 – comperrs(                       /* compute initial error estimates */
1165 –        AMBSAMP  *da,   /* assumes standard ordering */
1166 –        AMBHEMI  *hp
1167 – )
1168 – {
1169 –        double  b, b2;
1170 –        int  i, j;
1171 –        AMBSAMP  *dp;
1172 –                                /* sum differences from neighbors */
1173 –        dp = da;
1174 –        for (i = 0; i < hp->nt; i++)
1175 –                for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1176 – #ifdef  DEBUG
1177 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1178 –                                error(CONSISTENCY,
1179 –                                        "division order in comperrs");
1180 – #endif
1181 –                        b = bright(dp[0].v);
1182 –                        if (i > 0) {            /* from above */
1183 –                                b2 = bright(dp[-hp->np].v) - b;
1184 –                                b2 *= b2 * 0.25;
1185 –                                dp[0].k += b2;
1186 –                                dp[-hp->np].k += b2;
1187 –                        }
1188 –                        if (j > 0) {            /* from behind */
1189 –                                b2 = bright(dp[-1].v) - b;
1190 –                                b2 *= b2 * 0.25;
1191 –                                dp[0].k += b2;
1192 –                                dp[-1].k += b2;
1193 –                        } else {                /* around */
1194 –                                b2 = bright(dp[hp->np-1].v) - b;
1195 –                                b2 *= b2 * 0.25;
1196 –                                dp[0].k += b2;
1197 –                                dp[hp->np-1].k += b2;
1198 –                        }
1199 –                        dp++;
1200 –                }
1201 –                                /* divide by number of neighbors */
1202 –        dp = da;
1203 –        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* top row */
1204 –                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
1205 –        if (hp->nt < 2)
1206 –                return;
1207 –        for (i = 1; i < hp->nt-1; i++)          /* central region */
1208 –                for (j = 0; j < hp->np; j++)
1209 –                        (dp++)->k *= 0.25;
1210 –        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* bottom row */
1211 –                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
1212 – }
1213 –
1214 –
1215 – void
1216 – posgradient(                                    /* compute position gradient */
1217 –        FVECT  gv,
1218 –        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
1219 –        AMBHEMI  *hp
1220 – )
1221 – {
1222 –        int  i, j;
1223 –        double  nextsine, lastsine, b, d;
1224 –        double  mag0, mag1;
1225 –        double  phi, cosp, sinp, xd, yd;
1226 –        AMBSAMP  *dp;
1227 –
1228 –        xd = yd = 0.0;
1229 –        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1230 –                dp = da + j;
1231 –                mag0 = mag1 = 0.0;
1232 –                lastsine = 0.0;
1233 –                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
1234 – #ifdef  DEBUG
1235 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1236 –                                error(CONSISTENCY,
1237 –                                        "division order in posgradient");
1238 – #endif
1239 –                        b = bright(dp->v);
1240 –                        if (i > 0) {
1241 –                                d = dp[-hp->np].r;
1242 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1243 –                                                        /* sin(t)*cos(t)^2 */
1244 –                                d *= lastsine * (1.0 - (double)i/hp->nt);
1245 –                                mag0 += d*(b - bright(dp[-hp->np].v));
1246 –                        }
1247 –                        nextsine = sqrt((double)(i+1)/hp->nt);
1248 –                        if (j > 0) {
1249 –                                d = dp[-1].r;
1250 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1251 –                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
1252 –                                                (b - bright(dp[-1].v));
1253 –                        } else {
1254 –                                d = dp[hp->np-1].r;
1255 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1256 –                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
1257 –                                                (b - bright(dp[hp->np-1].v));
1258 –                        }
1259 –                        dp += hp->np;
1260 –                        lastsine = nextsine;
1261 –                }
1262 –                mag0 *= 2.0*PI / hp->np;
1263 –                phi = 2.0*PI * (double)j/hp->np;
1264 –                cosp = tcos(phi); sinp = tsin(phi);
1265 –                xd += mag0*cosp - mag1*sinp;
1266 –                yd += mag0*sinp + mag1*cosp;
1267 –        }
1268 –        for (i = 0; i < 3; i++)
1269 –                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])*(hp->nt*hp->np)/PI;
1270 – }
1271 –
1272 –
1273 – void
1274 – dirgradient(                                    /* compute direction gradient */
1275 –        FVECT  gv,
1276 –        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
1277 –        AMBHEMI  *hp
1278 – )
1279 – {
1280 –        int  i, j;
1281 –        double  mag;
1282 –        double  phi, xd, yd;
1283 –        AMBSAMP  *dp;
1284 –
1285 –        xd = yd = 0.0;
1286 –        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1287 –                dp = da + j;
1288 –                mag = 0.0;
1289 –                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
1290 – #ifdef  DEBUG
1291 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1292 –                                error(CONSISTENCY,
1293 –                                        "division order in dirgradient");
1294 – #endif
1295 –                                                        /* tan(t) */
1296 –                        mag += bright(dp->v)/sqrt(hp->nt/(i+.5) - 1.0);
1297 –                        dp += hp->np;
1298 –                }
1299 –                phi = 2.0*PI * (j+.5)/hp->np + PI/2.0;
1300 –                xd += mag * tcos(phi);
1301 –                yd += mag * tsin(phi);
1302 –        }
1303 –        for (i = 0; i < 3; i++)
1304 –                gv[i] = xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i];
1305 – }
1306 –
1307 – #endif  /* ! NEWAMB */

Diff Legend

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